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提到紡織，大家最先想到的可能是穿在身上的衣服，還會想到純棉、聚酯纖維等材料，其實，在我們的生活中很多看似與紡織毫無關(guān)聯(lián)的事物都有著紡織的影子。而這離不開一群為紡織行業(yè)創(chuàng)新默默付出的人。

廢舊牛仔布研發(fā)出可做家具環(huán)保復(fù)合材料

在西安工程大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院的實驗室里，智能功能紡織復(fù)合材料創(chuàng)新團(tuán)隊帶頭人、副教授樊威正與團(tuán)隊的成員做復(fù)合新材料的相關(guān)實驗。寬大的桌子上擺著各種由他們研發(fā)出的新材料。“這些是我們用廢舊牛仔褲研發(fā)出的復(fù)合新材料。”要不是樊威的介紹，大家很難將桌面上的材料與廢舊紡織品聯(lián)系起來。“日常生活中，紡織類衣物更換頻率高，無論是焚燒還是掩埋，都會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。目前，歐美發(fā)達(dá)國家紡織類衣物回收利用率能達(dá)到25%左右，而國內(nèi)只有1%。我們就想著能不能利用技術(shù)創(chuàng)新來提高紡織類衣物的回收利用效率，同時對生態(tài)環(huán)境保護(hù)也有好處。”樊威介紹，廢舊牛仔服使用的材料幾乎百分百純棉纖維，先將廢舊牛仔褲開松成纖維，再經(jīng)過特殊的紡織工藝進(jìn)行加工，制成了類似粘片一樣的材料。這種材料可以作為保溫材料或隔音材料，也可以在墻體內(nèi)的隔熱層中使用，非常環(huán)保。

說話間，樊威又拿起一塊“硬板”，這是在剛看到的那種保溫材料的基礎(chǔ)上經(jīng)過技術(shù)處理后衍生出的新材料，這種材料可以用來制作家具，替代木地板等。“經(jīng)過反復(fù)多次的實驗，利用廢舊牛仔服裝開松的棉纖維為增強(qiáng)材料，聚丙烯纖維為基體材料，再使用一系列成型工藝，生產(chǎn)出了一種三維廢舊纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。它的力學(xué)、吸濕、剝離等都超過了優(yōu)等刨花板的性能，并且是‘零甲醛’，實現(xiàn)了廢舊紡織物的綠色利用。”樊威告訴記者，由于牛仔服裝回收量大、纖維構(gòu)成單一，他們團(tuán)隊已熟練掌握了這類以棉纖維為主要成分的廢舊紡織物循環(huán)利用技術(shù)，下一步還將開展其他類型的廢舊紡織物利用研究。

將電子設(shè)備集成到織物中研發(fā)出新型智能服裝

“隨著人們生活水平的提高，現(xiàn)在人們越來越關(guān)注健康問題，具有心率、脈搏及人體運(yùn)動狀態(tài)等實時監(jiān)測功能的智能可穿戴紡織品受到了人們歡迎。”樊威說，智能紡織品無疑是今后紡織品發(fā)展的重要方向，并且將成為人們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠帧?/p>

據(jù)了解，智能紡織品是指應(yīng)用紡織、電子、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)等多學(xué)科知識綜合開發(fā)的具有高智能化的紡織品，它基于仿生學(xué)概念，能夠模擬生命系統(tǒng)，同時有感知和反應(yīng)雙重功能。狹義上的智能紡織品是指電子信息智能紡織品。它將微電子、信息、計算機(jī)等技術(shù)融合到紡織品中。智能紡織品可以說是一個跨多學(xué)科的結(jié)合體。紡織品的智能化來自織物中的柔性傳感纖維或者紗線，這將使其更方便地用于日常生活、健康監(jiān)測(如心率和血壓)以及醫(yī)療診斷。

“我們經(jīng)過大量研究發(fā)現(xiàn)，一種高聚物材料添加特殊的功能性納米粒子后，經(jīng)過極化處理可加工成壓電纖維，能夠?qū)ν獠枯d荷作出電信號響應(yīng)，而且頻響寬、靈敏度高、耐腐蝕性好，同時這種壓電纖維易與普通纖維結(jié)合編成智能織物，是一種理想的智能紡織材料。”樊威介紹，他和團(tuán)隊的成員用壓電纖維制造了一些智能可穿戴紡織品，既能夠監(jiān)測，還具備可加工性能好、耐水洗等優(yōu)點。除了普通人的身體功能監(jiān)測，還可以用于運(yùn)動員的訓(xùn)練和比賽，通過對運(yùn)動員的發(fā)力點、運(yùn)動姿態(tài)等進(jìn)行監(jiān)測和分析，向運(yùn)動員進(jìn)行反饋，幫助運(yùn)動員提升訓(xùn)練水平、降低關(guān)節(jié)損傷。

據(jù)悉，樊威和他的團(tuán)隊目前還研制出了一種可織入服裝中的壓電傳感元件，申請了兩項國家專利。“我們以此為基礎(chǔ)，在手腕、心臟等部位能夠?qū)崿F(xiàn)局部智能監(jiān)測。下一步，在模塊化應(yīng)用的基礎(chǔ)上，我們將研發(fā)真正的‘一體化’智能服裝，全部使用壓電纖維制造，推出更多的智能可穿戴產(chǎn)品。”樊威說。

實現(xiàn)了為航空航天領(lǐng)域裝備“量體裁衣”

除了廢舊織物再利用以及智能穿戴織物外，樊威和他的團(tuán)隊還致力于研究航空航天等領(lǐng)域的三維紡織復(fù)合材料。“這小塊的三維復(fù)合材料，它的比重不到鋼的1/4，但它的抗拉強(qiáng)度是鋼的7-9倍。”樊威介紹，航空航天領(lǐng)域的裝備使用的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，對力學(xué)性能要求很高，拉伸強(qiáng)度要過關(guān)，同時對層間性能要求也很高，這樣材料的整體強(qiáng)度才能上去。為了克服傳統(tǒng)層合板復(fù)合材料層間強(qiáng)度低、層間剝離或開裂的問題，需要采用層間也存在纖維或者紗線的三維整體織物作為增強(qiáng)材料。

“航空航天領(lǐng)域的裝備、配件許多都是異形件而不是標(biāo)準(zhǔn)件，為此我們研發(fā)出了生產(chǎn)三維整體織物的設(shè)備和異形件制造工藝，實現(xiàn)了為航空航天領(lǐng)域裝備的量體裁衣。”樊威告訴記者，在使用專門研發(fā)的生產(chǎn)設(shè)備后，可以根據(jù)具體使用場合或者部位進(jìn)行精確的尺寸的生產(chǎn)，先進(jìn)行計算機(jī)模擬測算，生產(chǎn)時一次整體成形，確保了產(chǎn)品的安全性能。

樊威說，下一步他和團(tuán)隊將繼續(xù)加大三維編織、機(jī)織、縫合、針織、非織等自動化生產(chǎn)技術(shù)和紡織復(fù)合材料的快速復(fù)合固化技術(shù)研發(fā)力度，降低三維紡織復(fù)合材料的成本，大力推動先進(jìn)紡織復(fù)合材料在航空航天、汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用。

創(chuàng)新“紡織”已融入生活的方方面面

生活中還有很多是與“紡織”密切相關(guān)的，比如，防水透氣織物，它是集防水、透濕，防風(fēng)和保暖性能于一體的功能織物。這種織物能滿足嚴(yán)寒雨雪、大風(fēng)天氣等惡劣環(huán)境中人們活動時的穿著需要。安全與防護(hù)用紡織品，在特定的環(huán)境下保護(hù)人員和動物免受物理、生物、化學(xué)和機(jī)械等因素傷害。它包括防割、防刺、防彈、防爆、防火、防塵、防生化、防輻射等功能。

變色紡織品，隨外界環(huán)境條件(如光、溫度、壓力等)的變化而可以顯示不同色澤的紡織品。民用可應(yīng)用于制作時尚的變色服裝和百變裝飾織物，軍事上可用于軍事偽裝，防偽領(lǐng)域可作為防偽材料。此外，還有相變材料，在一定溫度范圍內(nèi)可以依靠自身可逆相變從環(huán)境中吸收或釋放潛在熱量的物質(zhì)。利用相變材料的這一特性，可以開發(fā)出具有智能控溫和保健性能的調(diào)溫紡織品。這類智能紡織品能夠根據(jù)外界環(huán)境溫度的變化在一定的溫度范圍內(nèi)自由調(diào)節(jié)紡織品內(nèi)部溫度。即當(dāng)外界環(huán)境溫度升高時，相變材料吸熱熔融、儲存熱量；當(dāng)外界溫度下降時。相變材料放熱冷凝，釋放熱量，使紡織品內(nèi)部溫度保持相對穩(wěn)定。

這些領(lǐng)域的應(yīng)用都離不開科研人員的潛心研究，樊威和他團(tuán)隊的成員們除了研究三維紡織復(fù)合材料外，還在從事納米功能復(fù)合材料、功能性纖維及其智能可穿戴織物的制備、結(jié)構(gòu)-功能一體化紡織復(fù)合材料、綠色紡織復(fù)合材料等方面有著深入研究。在結(jié)構(gòu)-功能一體化紡織復(fù)合材料的研發(fā)及應(yīng)用研究上，他們研發(fā)了功能性纖維，并且采用紡織的手段開發(fā)出既能滿足結(jié)構(gòu)材料力學(xué)性能需求，又能滿足特殊應(yīng)用場合下功能性需要的紡織復(fù)合材料，其中主要研發(fā)結(jié)構(gòu)——隱身一體化復(fù)合材料，努力推廣其在隱身戰(zhàn)斗機(jī)和隱身導(dǎo)彈等方面的應(yīng)用。近年來樊威已主持國家級、省部級等項目10項，申請國家專利13項。