科学研究

研究领域

随着科学技术的进步和社会经济的发展,新型纺织纤维不断涌现,高品质、高附加值、特种用的纺织品的需求也越来越大。

在民用新型纤维领域,天丝是一种以纤维素为原材料的具有代表性的再生纤维。得益于近年来原料局限性和纺丝过程高污染的突破,以及使用后良好的可降解性,使天丝超越黏胶纤维和棉纤维的优良性能得以充分体现出来,是未来最富有价值的纤维之一。天丝为天然纤维的利用和再生带来了极大的研究热情,新型动物纤维,如:藏羚羊毛、骆马毛、兔毛等,新型天然再生纤维,如:再生蛋白质纤维、壳聚糖纤维、海藻纤维等,将显示出一定的研究价值和应用前景。事实上,上述纤维需要进行纺纱、织造和染整才能被真正使用。然而,在加工过程中由于新型纤维本身存在传统纤维不具备的缺陷,致使新型纤维普遍存在加工技术难题,不能最大发挥新型纤维的优良性能,甚至于难以纺纱或染色而无法进行实际应用,如:纤维刚性大导致的难纺纱、纤维静电大导致的难织造、纤维大分子活性基团少且结晶度大导致的难染色。这种情况同样存在于合成纤维领域,如尼龙66(PA 66)、聚乳酸(PLA)和聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)等等,虽然合成纤维具有良好的纺纱和织造性能,但化学惰性、生物惰性和染色性差极大限制了合成纤维的应用,特别是高品质高附加值领域的产品。

在高性能纤维领域,以芳纶纤维、高强高模聚乙烯纤维、碳纤维等为主的民用产品领域仍然需要创新和先进的加工技术,如:芳纶和高强高模聚乙烯的混合纺纱,高性能纤维立体织物的树脂复合浸润性、浸透性和均匀性,高性能纤维的着色及其紫光外下的色牢度等等。高性能纤维在民用贴身领域产品主要包括:防火服、防刺手套、缆绳等等,其余产品常以复合材料形式应用在多个民用领域:如:汽车、风电、体育用品、舰船等等。在特种应用领域,如:军工和航空航天,高性能纤维需要更加的立体的构建,以最大满足其作为增强体结构件的力学需求。然而,高性能纤维的立体织造、异型织造和超厚织造同样是行业的关键技术难题和前沿课题。

另外,在新型的环保、能源和生物医用领域,多种纤维原材料的复杂织物组织结构的功能化织造,更加需要纺纱、织造和染整技术的创新和突破。

中国纺织工业在“十三五”发展规划中就提出,要进一步巩固提高我国纺织工业在生产制造和国际贸易中的优势和地位,形成创新驱动发展、质量效益提升、品牌效应明显、国际合作加强的纺织工业发展格局,创造国际竞争新优势,初步建成纺织强国。同时,指出纺织学科及其产业的发展呈现如下四大趋势,如图1所示:

(1)推进纺织新材料的研发和产业化应用。新材料是“中国制造2025”提出的十项大力推进的重点领域之一。纺织新材料发展重点:首先发展满足航天、国防、安全防护、能源等高端领域需求的高性能纤维及其复合材料,打破发达国家的技术垄断;其次大力发展各种差别化、功能性纤维,满足个性化和功能化的纺织终端产品消费需求。

(2)强化纺织工业基础能力。重点对纺织工艺转型升级影响大的纺丝、纺纱、织造、印染及非织造等纺织先进基础工艺进行研究,并加强科技创新平台、检验检测平台及技术公共服务平台等产业技术基础建设。

(3)加快纺织业智能制造的进程。“中国制造2025”提出智能制造是两化深度融合的主攻方向,纺织工业智能制造包括智能化装备、智能化运营和智能化产品三方面内容,如:实现自动化和数字化控制,智能化生产和智能化管理,传感、通讯、人工智能技术与纺织技术结合开发智能化的纺织品服装。

(4)提高绿色制造水平。在纺织工业的各环节采用先进的节能装备和节能技术,提升全行业的节能水平。突破一批关键共性技术,发展低能耗、低水耗、低污染物排放的生态染整加工技术。

在纺织学科和行业今后发展的过程中,针对新型纤维材料和高性能纤维材料的高品质、高附加值和特种用产品开发过程中存在关键科学问题和技术难题,需要深入研究纤维的微观结构和性能对其加工性能的影响,不仅能够更深入了解纤维材料结构与性能的关系,更加从实际应用的角度认识和理解纤维材料性能及其加工性能;需要创新更加先进的加工技术(纺纱、织造、非织造和染整),突破从纤维到产品过程中的关键技术瓶颈,实现产品性能和功能的最大化;需要研制配合先进加工技术的成套装备和检测技术,实现纺织全产业链的智能化和信息化,解决先进纺织品的检测难题。由此,省部共建纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室将紧紧围绕如下三个关键科学问题开展基础研究和应用基础研究:多级结构影响其材料性能与加工性能的原因和作用机制;建立纤维材料构建三维结构的有效物理模型,并揭示失效准则;解决纺织材料加工的智能化、自动化和自我诊断的基本数学和物理问题。



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