自古以來(lái)，纖維就與人類生活密切相關(guān)，衣食住行，人們把“衣”放到了第一位。最早，人類衣禽獸之羽皮，治麻絲以為布帛，去皮服布，廣泛使用棉、麻、絲、毛等天然纖維。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，天然纖維已不能滿足人們的需要，化學(xué)纖維應(yīng)運(yùn)而生并經(jīng)歷了革命性的進(jìn)步和發(fā)展，如今，纖維材料逐漸超越穿衣和美感等傳統(tǒng)概念，應(yīng)用領(lǐng)域得到進(jìn)一步拓展。纖維材料的研究朝著智能化、功能化、綠色化方向迅猛發(fā)展，第四次工業(yè)革命，尤其是大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，正推動(dòng)纖維產(chǎn)業(yè)顛覆性發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域突破、學(xué)科交叉融合趨勢(shì)日益明顯，快速催生纖維材料由被動(dòng)功能型向主動(dòng)智能型轉(zhuǎn)變。如上圖所示，未來(lái)纖維材料的科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，將會(huì)緊密圍繞“四個(gè)面向”進(jìn)行。本文將對(duì)這14種先進(jìn)纖維材料進(jìn)行詳細(xì)介紹，并對(duì)先進(jìn)纖維產(chǎn)業(yè)未來(lái)的發(fā)展提出了幾點(diǎn)意見(jiàn)。

高性能纖維與復(fù)合材料

面向國(guó)家重大需求

新材料產(chǎn)業(yè)是國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成，對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展具有重要的支撐作用 。高性能纖維及其復(fù)合材料是引領(lǐng)新材料技術(shù)與產(chǎn)業(yè)變革的排頭兵，廣泛應(yīng)用于航空航天、軌道交通、艦船車輛、新能源、健康產(chǎn)業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等重要領(lǐng)域，集軍事價(jià)值與經(jīng)濟(jì)價(jià)值于一身，是各國(guó)軍事發(fā)展與經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)之一。

高性能纖維包括碳纖維、對(duì)位芳綸、間位芳綸、高強(qiáng)高模聚乙烯纖維等，過(guò)去幾十年來(lái)是世界各國(guó)武器裝備研發(fā)生產(chǎn)不可或缺的國(guó)家戰(zhàn)略物資，是國(guó)家實(shí)力象征之一，更是未來(lái)低碳及先進(jìn)制造業(yè)輕量化、抗腐蝕等科技進(jìn)步的共性核心技術(shù)，是國(guó)家制造業(yè)和低碳經(jīng)濟(jì)的核心競(jìng)爭(zhēng)力之一。（下圖為常見(jiàn)的高性能纖維材料）

高性能纖維復(fù)合材料是以高性能纖維作為增強(qiáng)材料，樹(shù)脂作為基體，通過(guò)加工成型得到的復(fù)合材料，具有質(zhì)輕、高強(qiáng)高模、抗疲勞、耐腐蝕、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、易加工成型等優(yōu)異性能。

碳纖維碳纖維是性能優(yōu)異的軍民兩用新材料。碳纖維是一種由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向堆砌所得、含碳量高于90%的材料，由上游原料丙烯腈聚合、碳化所得。碳纖維“剛?cè)岵?jì)”，密度比鋁低、強(qiáng)度比鋼高，在目前已大量生產(chǎn)的高性能纖維中具有最高的比強(qiáng)度和最高的比模量，同時(shí)具有低密度、耐腐蝕、耐高溫、耐摩擦、抗疲勞、震動(dòng)衰減性高、電及熱導(dǎo)性高、熱及濕膨脹系數(shù)低、 X光穿透性高、非磁體但有電磁屏蔽效應(yīng)等特點(diǎn)，被譽(yù)為21世紀(jì)的“黑色黃金”，在國(guó)防軍工及民用領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用前景，是不可或缺的國(guó)家戰(zhàn)略性物資。

碳纖維行業(yè)起步于20世紀(jì)60年代，國(guó)外巨頭占據(jù)全球市場(chǎng)主要地位。國(guó)際上碳纖維生產(chǎn)始于上世紀(jì)60年代，日本進(jìn)藤昭男發(fā)明了以PAN基纖維為原料制取碳纖維的方法，為碳纖維工業(yè)化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)70年代，日本東麗開(kāi)發(fā)出高性能PAN基碳纖維。經(jīng)過(guò)50多年發(fā)展，碳纖維生產(chǎn)工藝已經(jīng)較為成熟，目前日本、美國(guó)等國(guó)家的巨頭企業(yè)掌握了碳纖維生產(chǎn)的核心技術(shù)。我國(guó)碳纖維行業(yè)正快速發(fā)展。21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)大力發(fā)展碳纖維產(chǎn)業(yè)，國(guó)內(nèi)企業(yè)逐漸打破國(guó)外技術(shù)封鎖，逐步縮小與世界碳纖維先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的差距。目前我國(guó)已突破T700、T800等高性能碳纖維的千噸級(jí)產(chǎn)業(yè)化；2019年中復(fù)神鷹率先實(shí)現(xiàn)干噴濕紡T1000級(jí)超高強(qiáng)度碳纖維工程化，提升了我國(guó)碳纖維行業(yè)整體技術(shù)水平；此外，國(guó)產(chǎn)T700S-12K小絲束碳纖維的復(fù)絲拉伸強(qiáng)度與模量也已達(dá)到日本東麗同級(jí)別碳纖維性能水平。根據(jù)廣州賽奧《2021全球碳纖維復(fù)合材料市場(chǎng)報(bào)告》，2021年我國(guó)碳纖維運(yùn)行產(chǎn)能達(dá)6.34萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)75.14%，占全球碳纖維運(yùn)行產(chǎn)能的30.5%，產(chǎn)能規(guī)模全球第一，我國(guó)碳纖維行業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展階段。

碳纖維的需求持續(xù)上漲使我國(guó)逐漸成為全球最大的需求市場(chǎng)。根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2021年全球碳纖維市場(chǎng)規(guī)模為34.0億美元，同比增長(zhǎng)30.1%；我國(guó)碳纖維市場(chǎng)規(guī)模為15.9億美元，同比增長(zhǎng)54.6%，占全球市場(chǎng)規(guī)模的46.7%。2021年全球碳纖維需求量為11.8萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)10.4%；我國(guó)碳纖維需求量為6.2萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)27.6%，占全球需求量的52.9%。根據(jù)預(yù)測(cè)，2025年全球碳纖維需求量將增長(zhǎng)至20.0萬(wàn)噸，2021-2025年復(fù)合增長(zhǎng)率約為14.1%；2025年碳纖維國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求量預(yù)計(jì)達(dá)到15.9萬(wàn)噸，占2025年全球總需求的79.6%，2021-2025年復(fù)合增長(zhǎng)率約為26.4%。

芳綸纖維芳綸作為增強(qiáng)材料應(yīng)用廣泛。隨著現(xiàn)今工業(yè)生產(chǎn)和高新產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車、工程機(jī)械、微電子、通訊、船舶等行業(yè)對(duì)高性能材料的需求越來(lái)越強(qiáng)，要求也越來(lái)越高，一般的材料很難滿足需要。芳綸聚合物及其纖維制品在不同領(lǐng)域中發(fā)揮著愈加重要的作用，例如建材、電子電器、防彈制品、交通、軍事、航空等領(lǐng)域。2011 年在“東方時(shí)空”節(jié)目中， 芳綸就被譽(yù)為“牽一絲動(dòng)二十個(gè)工業(yè)領(lǐng)域”，可見(jiàn)其在工業(yè)中的重要價(jià)值。

性能全面提升和國(guó)產(chǎn)化替代是新材料的發(fā)展歷程。隨著科技進(jìn)步和生活質(zhì)量的全面提高，新材料以其優(yōu)越的性能逐漸替代傳統(tǒng)材料。2022年芳綸全球及國(guó)內(nèi)需求量分別為13/2.5萬(wàn)噸，分別對(duì)應(yīng)300/60億的市場(chǎng)規(guī)模。根據(jù)Global Market Insights數(shù)據(jù)，2022年全球/中國(guó)芳綸需求量分別為13/2.5萬(wàn)噸，市場(chǎng)規(guī)模分別為300/60億元。芳綸行業(yè)毛利率30-40%，根據(jù)不同性能及應(yīng)用價(jià)格穩(wěn)定在10-30萬(wàn)之間。芳綸作為高性能纖維，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)較少，產(chǎn)品價(jià)格較為穩(wěn)定，間位芳綸價(jià)格通常在10-20萬(wàn)/噸，對(duì)位芳綸均價(jià)在20-30萬(wàn)/噸之間。芳綸企業(yè)利潤(rùn)率較為穩(wěn)定，通常毛利率在30-40%之間，屬于高毛利行業(yè)。

高強(qiáng)高模聚乙烯纖維上世紀(jì)70年代后期，荷蘭DSM公司以粉末狀超高分子量聚乙烯為原料，采用全新的凍膠紡絲及超倍拉伸技術(shù)，制得了高強(qiáng)高模的聚乙烯纖維，之后將該項(xiàng)專利同美國(guó)Honeywell和日本東洋紡合作，在1990年開(kāi)始工業(yè)化生產(chǎn)并且不斷提升纖維品質(zhì)擴(kuò)大使用規(guī)模。國(guó)外龍頭企業(yè)采用技術(shù)封鎖、價(jià)格操縱等手段壟斷了超高分子量聚乙烯纖維的全球銷售市場(chǎng)，并一度將其列為禁止向社會(huì)主義國(guó)家銷售的商品。

我國(guó)80年代開(kāi)始研發(fā)超高分子量聚乙烯纖維的制備，并將這項(xiàng)技術(shù)逐步從高校實(shí)驗(yàn)室發(fā)展至工業(yè)企業(yè)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破后，北京同益中、江蘇九九久等國(guó)內(nèi)企業(yè)形成了較為完整的規(guī)模化生產(chǎn)能力，在部分應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)進(jìn)口替代，目前國(guó)內(nèi)超高分子量聚乙烯纖維產(chǎn)能主要集中在中低端，高端產(chǎn)能仍然緊缺。

超高分子量聚乙烯纖維作為用于軍事、防護(hù)、航空航天等領(lǐng)域的材料，獲得國(guó)家政策保護(hù)，先后被列為“鼓勵(lì)類產(chǎn)業(yè)”、“關(guān)鍵戰(zhàn)略材料”等。國(guó)家頒發(fā)一系列政策鼓勵(lì)超高分子量聚乙烯纖維企業(yè)拓展軍民領(lǐng)域、提升性能、降低成本等，并通過(guò)一定的稅收優(yōu)惠支持相關(guān)企業(yè)，鼓勵(lì)在行業(yè)內(nèi)形成一批具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的大型企業(yè)集團(tuán)。

中國(guó)超高分子量聚乙烯纖維行業(yè)整體處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《2020-2025年中國(guó)超高分子量聚乙烯纖維行業(yè)市場(chǎng)前瞻與投資規(guī)劃分析報(bào)告》及北京同益中招股說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)披露的數(shù)據(jù)，2015年至2020年，中國(guó)超高分子量聚乙烯纖維需求量復(fù)合增長(zhǎng)率為19.68%，2021年至2025年，預(yù)計(jì)中國(guó)超高分子量聚乙烯纖維需求量復(fù)合增長(zhǎng)率為15.73%，2020年中國(guó)超高分子量聚乙烯纖維理論需求量達(dá)到4.91萬(wàn)噸，總產(chǎn)量2.1萬(wàn)噸，產(chǎn)能存在2.8萬(wàn)噸的缺口。

近年來(lái)，我國(guó)的超高分子量聚乙烯纖維產(chǎn)業(yè)得到了快速的發(fā)展，但無(wú)論是生產(chǎn)技術(shù)還是生產(chǎn)設(shè)備都與世界先進(jìn)水平存在一定的差異，國(guó)產(chǎn)超高分子量聚乙烯纖維的力學(xué)性能僅達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家同類產(chǎn)品的中等水平，且纖維的纖度和強(qiáng)度的均勻率較差，在高端產(chǎn)品方面缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，國(guó)產(chǎn)超高分子量聚乙烯纖維主要被用于中低端產(chǎn)品，用于眾多高端領(lǐng)域的超高分子聚乙烯纖維仍需依賴進(jìn)口。

智能纖維與可穿戴制品

面向世界科技前沿

智能纖維是指能夠感受外界環(huán)境或內(nèi)部狀態(tài)所發(fā)生的變化（傳感性），通過(guò)自身或外界的反饋機(jī)制（反饋性），做出主動(dòng)響應(yīng)（響應(yīng)性）的纖維材料。例如，變色纖維，作為一類具有特殊組成或結(jié)構(gòu)的、在光、熱、電、力等外界條件刺激后可以自動(dòng)改變顏色的功能纖維，以其高附加值和高效益特性引來(lái)學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注，在安全領(lǐng)域和防偽領(lǐng)域顯現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。

關(guān)于智能纖維與可穿戴制品的發(fā)展，2018年到2019年，美國(guó)國(guó)防先進(jìn)研究計(jì)劃局、英國(guó)國(guó)防部和韓國(guó)電氣研究院先后啟動(dòng)了在服裝上利用纖維電子與紡織電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)先進(jìn)功能的研究工作。與此同時(shí)，相關(guān)技術(shù)被美國(guó)商務(wù)部列入出口管制框架，可見(jiàn)其基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用對(duì)科技發(fā)展和國(guó)家安全的重要性。我國(guó)智能纖維的發(fā)展應(yīng)立足“雜化”與“智能化”，系統(tǒng)布局傳感、能源、腦機(jī)接口用纖維，研究通用多元多結(jié)構(gòu)纖維材料智能化及在智能可穿戴設(shè)備中的應(yīng)用集成。

傳感纖維傳感纖維是一類能感受到被測(cè)量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出的纖維器件。按照感知信息不同，分為應(yīng)變傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、汗液傳感器等。傳感纖維可以與衣物進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)可穿戴的功能，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)人體的生理信息或環(huán)境信息，在健康監(jiān)測(cè)、軟體機(jī)器人、人機(jī)交互等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。已有研究者將熒光分子引入到商業(yè)化高分子中實(shí)現(xiàn)了高度靈敏的光學(xué)纖維傳感器，纖維能夠快速且可逆地響應(yīng)周圍環(huán)境濕度，并產(chǎn)生肉眼可觀察的熒光顏色變化。實(shí)現(xiàn)濕度的定量化“時(shí)空”實(shí)時(shí)跟蹤，為集成化柔性新系統(tǒng)構(gòu)筑提供新的研究思路。

能源纖維能源纖維是指能夠產(chǎn)生能量效應(yīng)的纖維，按照其功能屬性又可劃分為發(fā)電纖維和儲(chǔ)能纖維。

發(fā)電纖維是一類可以將光能、機(jī)械能等轉(zhuǎn)化為電能的纖維器件。依據(jù)不同器件的工作原理和結(jié)構(gòu)，發(fā)電纖維主要包含纖維太陽(yáng)能電池和纖維納米發(fā)電機(jī)。纖維太陽(yáng)能電池能夠?qū)⒐饽苻D(zhuǎn)換成電能。纖維太陽(yáng)能電池包含纖維染料敏化太陽(yáng)能電池、纖維聚合物太陽(yáng)能電池和纖維鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。研發(fā)高導(dǎo)電率的纖維電極材料是發(fā)展發(fā)電纖維的關(guān)鍵。新型的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池是一種全固態(tài)、高效率的太陽(yáng)能電池，有望進(jìn)一步提升纖維太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)換效率。纖維納米發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，其主要包含纖維摩擦納米發(fā)電機(jī)和纖維壓電納米發(fā)電機(jī)。

儲(chǔ)能纖維是指可以將電能轉(zhuǎn)換成其他形成的能量并進(jìn)行存儲(chǔ)的一類纖維器件。它主要包含纖維超級(jí)電容器和纖維鋰離子電池，這些儲(chǔ)能纖維將電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能進(jìn)行存儲(chǔ)。纖維超級(jí)電容器比纖維鋰離子電池更加容易制備，研究也更加廣泛。連續(xù)化制備纖維電極是批量生產(chǎn)纖維基超級(jí)電容器的關(guān)鍵。已有研究者將可連續(xù)制備的碳納米管纖維和商業(yè)化的棉線混合編織獲得導(dǎo)電織物，并沉積導(dǎo)電高分子材料，通過(guò)織物超級(jí)電容器存儲(chǔ)的電能可以為小型用電器LED燈進(jìn)行供能，這極大促進(jìn)可穿戴電子產(chǎn)品的發(fā)展。

腦機(jī)接口纖維腦科學(xué)是重要的前沿科技領(lǐng)域，已成為世界各國(guó)科技競(jìng)爭(zhēng)的“兵家必爭(zhēng)之地”，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家更是紛紛推出人工智能計(jì)劃（如歐盟人腦工程項(xiàng)目、美國(guó)大腦研究計(jì)劃、日本機(jī)器人計(jì)劃等），將其上升到國(guó)家戰(zhàn)略的高度。2017年國(guó)務(wù)院就印發(fā)了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，明確指出人工智能成為國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的新焦點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新引擎、社會(huì)建設(shè)的新機(jī)遇，重點(diǎn)“推動(dòng)人工智能與神經(jīng)科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)等相關(guān)基礎(chǔ)學(xué)科的交叉融合”。其中，纖維材料具有優(yōu)異的柔性與各向異性結(jié)構(gòu)，以其構(gòu)筑的智能材料與器件具有優(yōu)異的信號(hào)采集及傳導(dǎo)特性，在腦機(jī)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域有重要研究?jī)r(jià)值。未來(lái)，如下幾個(gè)方向?qū)?huì)成為腦機(jī)接口用智能纖維材料的發(fā)展趨勢(shì)：創(chuàng)立紡絲新方法，研究新型電子/離子傳導(dǎo)與轉(zhuǎn)能智能纖維，構(gòu)建系列具有類腦物理特性的柔性腦機(jī)接口纖維；建立腦機(jī)接口纖維組分、序構(gòu)結(jié)構(gòu)、宏觀結(jié)構(gòu)對(duì)智能纖維宏觀性能的影響規(guī)律，解析其對(duì)生物電信號(hào)傳輸?shù)恼{(diào)控機(jī)制；構(gòu)建超薄、柔韌、生物相容性好、可生物降解的纖維基薄膜材料，建立大腦與外界的“腦機(jī)連接”，應(yīng)用于大腦內(nèi)神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)。

智能纖維與可穿戴制品應(yīng)著重以下四個(gè)方面的發(fā)展：深入開(kāi)展雜化材料微納尺度凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)研究、發(fā)展先進(jìn)纖維及其能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化器件、基于智能纖維構(gòu)建柔性智能織物、開(kāi)發(fā)極端環(huán)境適用的智能服裝系統(tǒng)。最終解決先進(jìn)材料與功能紡織品領(lǐng)域“卡脖子”問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)“ 從 0 到 1”的技術(shù)突破，并為先進(jìn)制造、人工智能、集成電路等國(guó)家戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域和前沿交叉學(xué)科領(lǐng)域提供基礎(chǔ)材料支撐。

生物醫(yī)用纖維

面向人民生命健康

生物醫(yī)用材料及其制品產(chǎn)業(yè)磅礴發(fā)展，全球市場(chǎng)規(guī)模每年已突破萬(wàn)億元，但兼具優(yōu)異力學(xué)性能、良好生物相容性、可模擬組織結(jié)構(gòu)、仿生生物活性等高端可植入醫(yī)用纖維及其制品（如人工消化道、人工輸尿管、人工肩袖、人工韌帶、人造瓣膜等）基本被歐美及日本壟斷，我國(guó)在該領(lǐng)域嚴(yán)重依賴甚至完全依賴進(jìn)口，每年進(jìn)口額超過(guò)百億美元。為此，工信部發(fā)布的《醫(yī)療裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2025年）》已將植介入器械列為七個(gè)重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域之一，明確要求提升可植入材料的生物相容性及力學(xué)性能水平，發(fā)展生物活性復(fù)合材料、新型人工血管、人工肌腱、人工神經(jīng)、仿生皮膚組織等。2020年初新冠肺炎疫情爆發(fā)，醫(yī)用生物防護(hù)物資緊缺，針對(duì)常規(guī)防護(hù)服面料存在安全性、耐用性和舒適性等問(wèn)題，開(kāi)展生物防護(hù)用微納米纖維聚集體研究，開(kāi)發(fā)系列高安全性、高舒適性的生物防護(hù)用纖維新材料刻不容緩。隨著防疫工作的常態(tài)化，未來(lái)特種防護(hù)纖維材料和高端防護(hù)用品的開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)并批量生產(chǎn)符合二類醫(yī)療器械要求或者符合其他極端環(huán)境生物防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)要求的新型生物防護(hù)材料，將成為新的流行趨勢(shì)。

人造器官用醫(yī)用纖維材料人工腎（血液透析機(jī)）、人工肺（體外膜肺氧合ECMO）是一種能夠替代部分腎、肺功能，解決或暫緩人體器官衰竭的體外物質(zhì)交換設(shè)備，該類型設(shè)備的核心組件是中空纖維膜材料。以人工腎用中空纖維膜為例，操作過(guò)程需要將人體血液引出并導(dǎo)入透析設(shè)備，利用彌散、對(duì)流、超濾和吸附等機(jī)理，清除血液中的含氮化合物、新陳代謝產(chǎn)物等有害物質(zhì)后，再重新注入人體，從而實(shí)現(xiàn)替代腎臟的功能。中空纖維膜除應(yīng)具有優(yōu)異生物相容性及機(jī)械強(qiáng)度以外，最本質(zhì)的功能是具有高效的物質(zhì)交換和有害物質(zhì)截留的作用。為此，自1966年中空纖維透析器首次誕生以來(lái)，中空纖維膜經(jīng)歷了快速高效的發(fā)展，研究重點(diǎn)主要集中在中空纖維的致孔性和孔徑分布，并積累了相對(duì)完善的解決方案，但是仍然存在一些亟待解決的問(wèn)題，例如生物相容性、添加劑浸出等，影響透析設(shè)備的長(zhǎng)期使用效果。

為解決腎透析用中空纖維膜表面活性劑和致孔劑浸出問(wèn)題，提高中空纖維膜的親水性與生物相容性，國(guó)內(nèi)外研究人員主要通過(guò)纖維表面改性或?qū)⒅驴讋┡c基體共聚，降低其浸出率。荷蘭特文特大學(xué)發(fā)展了一種無(wú)添加劑浸出的中空纖維制備方法，在聚醚砜中摻雜入N-乙烯吡咯烷酮和N-丁基甲基丙烯酸酯的無(wú)規(guī)共聚物，其中N-丁基甲基丙烯酸酯能夠增加共聚體與基體聚醚砜的相容性，而N-乙烯吡咯烷酮能夠增強(qiáng)材料與血液的親和性，成功降低添加劑浸出率，并有效防止蛋白質(zhì)和一些中等分子量大小的分子沉積在中空纖維膜表面。四川大學(xué)趙長(zhǎng)生等人則采用自由基溶液聚合，將親水單元吡咯烷酮與甲基丙烯酸甲酯共聚，同時(shí)引入抗菌性磺酸鈉及肝素結(jié)構(gòu)單元，制備了親水抗菌的聚甲基丙烯酸甲酯-乙烯基吡咯烷酮-苯乙烯磺酸鈉-丙烯酸鈉類肝素共聚物，并將該共聚物與聚醚砜溶液共混制備得到了中空纖維膜。研究表明，由于甲基丙烯酸甲酯單元與聚醚砜具有優(yōu)異的相容性，避免了親水組分從中空纖維膜的浸出，并兼具優(yōu)異的生物相容性、抗浸出性及抗菌特性，改性后的中空纖維膜對(duì)蛋白質(zhì)的吸附降低，血小板粘附得到有效抑制，凝血時(shí)間延長(zhǎng)，血液相容性明顯提高。

手術(shù)植入式生物醫(yī)用纖維材料手術(shù)植入式生物醫(yī)用纖維材料主要特點(diǎn)是術(shù)后長(zhǎng)期留存于體內(nèi)，例如血管支架、手術(shù)縫合線、人工血管等，因此要求這類型纖維具有較高的力學(xué)強(qiáng)度與生物相容性。一般該類材料使用聚乳酸、聚酯、聚酰胺等纖維作為基礎(chǔ)材料，通過(guò)編織及表面處理提高其力學(xué)性能及生物相容性。當(dāng)前的研究方向已不僅局限于單純的力學(xué)性能及生物相容性提升，而往往會(huì)結(jié)合一種或多種附加功能，例如可降解、抗菌、釋藥、抗凝血等，不但能夠滿足術(shù)后長(zhǎng)期留存基本需求，還能夠促進(jìn)基體修復(fù)，提高治療效果。

以手術(shù)縫合線為例，印度科學(xué)與技術(shù)高級(jí)研究所以苧麻纖維為原料，開(kāi)發(fā)了一種新型高效、生物相容性好的醫(yī)用縫合材料，其拉伸性能、生物相容性和創(chuàng)面閉合效果與市場(chǎng)上的BMSF縫合線相當(dāng)，并具有良好的生物相容性與天然抗菌性，對(duì)大腸桿菌、枯草芽孢桿菌和金黃色葡萄球菌具有明顯的抗菌活性。韓國(guó)科學(xué)技術(shù)高等學(xué)院提出了一種基于納米雜化的局部抗炎縫合線構(gòu)筑策略，以聚（乳酸-甘醇酸）納米顆粒包載抗炎藥物雙氯芬酸，并用巨噬細(xì)胞靶向配體甘露糖修飾，在商用Vicryl縫合線表面涂覆該功能性顆粒，可持續(xù)釋放雙氯芬酸，從而有效實(shí)現(xiàn)局部釋藥，促進(jìn)傷口閉合。國(guó)內(nèi)單位中，山東大學(xué)齊魯醫(yī)院邵凱等人采用?；磻?yīng)制備了一種新型單組分二乙酰甲殼素可吸收縫線，有效提高了殼聚糖基縫合線強(qiáng)度，并能夠顯著加快創(chuàng)面模型的創(chuàng)面愈合過(guò)程。在載藥縫合線方面，太原理工大學(xué)劉淑強(qiáng)等人選擇聚乙二醇（PGA）和聚己內(nèi)酯（PCL）兩種具有生物相容性的聚合物作為環(huán)丙沙星（CPFX）藥物載體，隨后將CPFX-PCL/PGA包覆在聚乳酸縫合線上。通過(guò)調(diào)節(jié)PCL/PGA的比例控制藥物載體的降解率，從而調(diào)節(jié)CPEX藥物從PLA縫合線釋放的速率，能夠保證CPFX藥物在手術(shù)縫合操作時(shí)不受破壞，并實(shí)現(xiàn)創(chuàng)面愈合期內(nèi)藥物的緩釋，提高創(chuàng)面愈合的速率。

手術(shù)非植入式生物醫(yī)用纖維材料手術(shù)非植入式生物醫(yī)用纖維材料主要用于制作傷口敷料，避免皮膚表面?zhèn)谑艿酵饨绛h(huán)境的威脅，確保透氣性，防止感染，促進(jìn)傷口愈合。早期的敷料主要以無(wú)菌紗布和脫脂棉為主，主要起到干燥的作用，能夠避免傷口的過(guò)度潤(rùn)濕，促進(jìn)傷口修復(fù)。但是這類材料極易與傷口周圍組織形成粘連，造成二次傷害。近年來(lái)，納米纖維敷料成為研究熱點(diǎn)，相比于傳統(tǒng)敷料，新型納米纖維敷料具有獨(dú)特疏水性、透氣性、抗病原體、藥物緩釋等特性，能夠較好地保護(hù)傷口處組織免受外界環(huán)境污染，避免炎癥，降低組織黏連，促進(jìn)傷口恢復(fù)。

敷料用納米纖維應(yīng)當(dāng)具有優(yōu)異的生物相容性、親水性和可降解性，主要以天然聚合物（明膠、海藻酸鈉、絲素蛋白等）及部分合成聚合物（聚乙烯醇、聚乳酸等）為主要原料。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步通過(guò)功能化改性可制備功能性敷料，例如添加細(xì)胞生長(zhǎng)因子或其它藥物，在傷口處實(shí)現(xiàn)緩釋，從而達(dá)到促進(jìn)傷口愈合的目的。其制備難點(diǎn)主要是如何實(shí)現(xiàn)功能組分在納米纖維基體中的均勻分布，保持基體的可紡性，并實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)功能一體化。此外，如何保證纖維功能與性能在后處理過(guò)程中不受影響，也是研究重點(diǎn)之一。

日常醫(yī)衛(wèi)品用生物醫(yī)用纖維材料該類纖維主要包括抗病原體（真菌、細(xì)菌、病毒等）功能纖維、過(guò)濾用非織造布等，主要用于生產(chǎn)醫(yī)用防護(hù)服、醫(yī)用口罩等日常醫(yī)療保健衛(wèi)生產(chǎn)品。新冠肺炎疫情的爆發(fā)，突顯了突發(fā)性公共衛(wèi)生事件對(duì)國(guó)家體系運(yùn)轉(zhuǎn)及人民生命健康的破壞作用。疫情爆發(fā)初期，我國(guó)口罩、防護(hù)服等防疫必需品嚴(yán)重短缺。經(jīng)過(guò)政府、企業(yè)、科技各方共同努力，短時(shí)間內(nèi)我國(guó)口罩、防護(hù)服生產(chǎn)能力得到了迅速提升，對(duì)疫情防控起到了極其重要的作用，也彰顯了日常醫(yī)衛(wèi)用生物醫(yī)用纖維材料的重要性。

高值高質(zhì)功能纖維

面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)

當(dāng)前，我國(guó)已經(jīng)成為全球第一化纖生產(chǎn)大國(guó)，并逐步向化纖強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)。2020年我國(guó)化纖總產(chǎn)量為6025萬(wàn)噸，全球占比達(dá)到74.5%，占我國(guó)紡織纖維加工總量近85%。面向制造強(qiáng)國(guó)和生態(tài)文明建設(shè)的國(guó)家重大需求，“十三五”期間，我國(guó)在“新型共聚酯高值化、超大容量纖維高效制備、再生纖維高效循環(huán)利用”等方面取得了系列理論創(chuàng)新和重大技術(shù)突破，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)了我國(guó)聚酯纖維質(zhì)和量的全球領(lǐng)先。當(dāng)前，纖維新材料規(guī)模不斷擴(kuò)大、技術(shù)不斷突破，為我國(guó)民生改善、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)家安全提供了強(qiáng)有力的支撐。同時(shí)，我們也應(yīng)清晰地認(rèn)識(shí)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)功能紡織纖維材料的制備、成形和加工整體技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家仍存在一定差距，如制備流程長(zhǎng)、能耗大等，而且先進(jìn)功能纖維紡織品種類和品質(zhì)也有一段距離。此外，我國(guó)紡織纖維工業(yè)還面臨美歐等發(fā)達(dá)國(guó)家“再工業(yè)化”和發(fā)展中國(guó)家加快推進(jìn)工業(yè)化進(jìn)程的“雙重?cái)D壓”，嚴(yán)重影響了傳統(tǒng)紡織纖維產(chǎn)業(yè)和新一代纖維材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)我國(guó)化纖產(chǎn)業(yè)從大到強(qiáng)的轉(zhuǎn)變形成一定制約。因此，功能纖維應(yīng)瞄準(zhǔn)世界纖維科技前沿、強(qiáng)化基礎(chǔ)研究、突破關(guān)鍵共性技術(shù)與綠色制造技術(shù)，重點(diǎn)從化纖新材料、新品種、生態(tài)染整新技術(shù)、產(chǎn)業(yè)用紡織品新技術(shù)、綠色制造、智能制造等幾個(gè)方面加強(qiáng)戰(zhàn)略布局與頂層設(shè)計(jì)。

功能性纖維是指除一般纖維所具有的物理機(jī)械性能外，還具備一種或幾種特殊功能的化學(xué)纖維，如吸濕、保暖、抗菌、抗靜電等性能。功能性纖維不僅用于服裝、家紡，而且在交通、建筑、醫(yī)療衛(wèi)生、航空航天等產(chǎn)業(yè)用領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用前景。

彈性纖維還記得“劉畊宏的女孩”掀起的一股健身運(yùn)動(dòng)風(fēng)潮嗎？其所穿的暗藏高科技的瑜伽褲也走上了火爆之路。而賦予瑜伽褲黑科技的，少不了彈性纖維氨綸產(chǎn)品的作用。近幾年來(lái)，中國(guó)纖維流行趨勢(shì)發(fā)布了具有多種功能的彈性纖維，有低溫定型熔紡氨綸、瑜伽服專用高伸低模氨綸、低溫易粘合氨綸、高舒適性氨綸、石墨烯改性氨綸、牛仔用高彈性氨綸等。發(fā)布企業(yè)通過(guò)特殊改性和工藝設(shè)計(jì)，使得氨綸打造出高伸長(zhǎng)低應(yīng)力、防脫散、不卷邊等新性能，賦予了消費(fèi)者良好的接觸體驗(yàn)，在保持運(yùn)動(dòng)舒適感的同時(shí)，兼顧抗菌等功能。

保暖纖維2022北京冬奧會(huì)和冬殘奧會(huì)上，無(wú)論是開(kāi)閉幕式鳥(niǎo)巢內(nèi)場(chǎng)觀禮臺(tái)供暖保障，還是冬奧后勤環(huán)衛(wèi)團(tuán)隊(duì)溫暖保障，都能看到紡織高科技保暖產(chǎn)品的身影。

中國(guó)纖維流行趨勢(shì)2019/2020發(fā)布的全譜中空蓄熱聚酰胺6短纖維就在這次冬奧會(huì)上發(fā)揮了重要作用，冬奧會(huì)制服以及安保民警防寒服裝中的保暖絮片正是由該產(chǎn)品制成。該產(chǎn)品可以吸收轉(zhuǎn)換光能和人體的熱能并能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間蓄熱，同時(shí)錦綸短纖的質(zhì)輕、柔軟、回彈好和吸濕性好的特點(diǎn)提高了保暖絮片的舒適性。

健康防護(hù)纖維新冠疫情的爆發(fā)，讓人們重新開(kāi)始審視生活中的健康需求。為發(fā)揮先進(jìn)功能纖維的優(yōu)勢(shì)，指引安全防護(hù)紡織品發(fā)展，中國(guó)纖維流行趨勢(shì)先后發(fā)布了健康防護(hù)纖維、安全防護(hù)纖維、醫(yī)療衛(wèi)生用纖維等，這些纖維融入了健康元素，透過(guò)鋅離子、銀離子、銀/鋅復(fù)合等抑菌劑打造健康防護(hù)屬性。

2021年山東銀鷹化纖有限公司開(kāi)發(fā)成功一款“鑭鷹”稀土抑菌纖維，該抑菌纖維拓荒性地將稀土納米材料應(yīng)用到纖維素纖維領(lǐng)域，使具有抑菌效果的稀土離子來(lái)破壞細(xì)菌和病毒DNA功能蛋白質(zhì)而達(dá)到抑菌效果，效果高效持久且安全無(wú)毒副作用。稀土抑菌面料洗滌50次后仍然保持極佳的抑菌效果，對(duì)金黃色葡萄球菌抑菌率99%，對(duì)肺炎克雷伯氏菌抑菌率91%，對(duì)白色念珠菌的抑菌率96%。同時(shí)，稀土納米抗菌劑的加入明顯地提高了面料的上染率，有優(yōu)良的染色效果。

鑭鷹稀土抗菌纖維制毛巾

仿真纖維仿真纖維是發(fā)布頻率較高的一種功能性纖維，近年來(lái)中國(guó)纖維流行趨勢(shì)推出了仿棉、仿毛、仿麻、仿真絲纖維，從視覺(jué)、觸覺(jué)等多角度演繹了棉花觸感、皮草視感、羊毛暖感、絲綢爽滑，為時(shí)尚服裝、舒馨家紡、多元產(chǎn)業(yè)用等領(lǐng)域提供了最佳選擇，刷新消費(fèi)者對(duì)化學(xué)纖維的體驗(yàn)。

中國(guó)纖維流行趨勢(shì)2021/2022發(fā)布的“仿皮草用異形循環(huán)再利用聚酯纖維”，以廢棄塑料瓶再生聚酯為原料，在具有仿真度高、抗倒伏強(qiáng)、耐磨性和抗拉伸性能好等特點(diǎn)外，更特別的是引領(lǐng)仿皮草纖維向著循環(huán)再生、節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展，還豐富了再生聚酯的應(yīng)用領(lǐng)域，符合當(dāng)前環(huán)保概念的流行趨勢(shì)。目前，該產(chǎn)品處于國(guó)際先進(jìn)水平。

我國(guó)先進(jìn)纖維材料產(chǎn)業(yè)

發(fā)展對(duì)策及建議

根據(jù)我國(guó)纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展的國(guó)內(nèi)需求和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)狀況，針對(duì)先進(jìn)纖維材料發(fā)展存在的突出問(wèn)題，提出以下對(duì)策建議。

加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究集聚科研、生產(chǎn)、規(guī)劃研究、行業(yè)管理、金融投資等專業(yè)人才，建立一支結(jié)構(gòu)合理、穩(wěn)定的高水平產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究隊(duì)伍，針對(duì)先進(jìn)化學(xué)纖維材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的科技創(chuàng)新、產(chǎn)融結(jié)合、現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)鏈和產(chǎn)業(yè)集群、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)等重要現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，開(kāi)展持續(xù)、深入的系統(tǒng)研究，跟蹤、評(píng)估發(fā)展?fàn)顩r和規(guī)劃實(shí)施情況，及時(shí)調(diào)整、持續(xù)完善規(guī)劃，為我國(guó)宏觀決策，尤其是生產(chǎn)企業(yè)、金融投資機(jī)構(gòu)、科學(xué)研究機(jī)構(gòu)等決策提供可靠的指導(dǎo)。

完善產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新體系建設(shè)按照“圍繞產(chǎn)業(yè)鏈部署創(chuàng)新鏈、圍繞創(chuàng)新鏈布局產(chǎn)業(yè)鏈”的總體要求，完善國(guó)家、各部委重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的布局，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室之間的協(xié)同機(jī)制，部署纖維材料與工程的重大科學(xué)問(wèn)題研究；加大政府資金支持力度，建立一支從事高水平基礎(chǔ)研究的人才團(tuán)隊(duì)，產(chǎn)出一批原始創(chuàng)新成果；發(fā)揮政府的引導(dǎo)和政策保障作用，吸引風(fēng)險(xiǎn)基金、產(chǎn)業(yè)基金，提升工程研究中心中試研究、工程研究能力，優(yōu)化創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化機(jī)制，加快形成一批重大產(chǎn)業(yè)化技術(shù)成果；支持、鼓勵(lì)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟發(fā)揮在產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新上的重要作用，加快科技成果的市場(chǎng)應(yīng)用；支持、鼓勵(lì)中介服務(wù)機(jī)構(gòu)不斷提升服務(wù)能力和公信力，在標(biāo)準(zhǔn)研制，知識(shí)產(chǎn)權(quán)服務(wù)，科技成果評(píng)估、轉(zhuǎn)化，品牌建設(shè)等方面發(fā)揮作用。

加強(qiáng)科學(xué)技術(shù)對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支撐和引領(lǐng)作用圍繞產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)高級(jí)化和產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化全面部署創(chuàng)新鏈，重點(diǎn)在聚合物、纖維制造技術(shù)和裝備領(lǐng)域，整合行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、工程中心和骨干企業(yè)的科技資源，圍繞重點(diǎn)品種開(kāi)展“產(chǎn)學(xué)研”合作，確保重點(diǎn)品種具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和持續(xù)的技術(shù)迭代升級(jí)能力。圍繞創(chuàng)新鏈布局產(chǎn)業(yè)鏈，推動(dòng)化學(xué)纖維產(chǎn)業(yè)基金和風(fēng)險(xiǎn)投資，加大對(duì)原始創(chuàng)新纖維品種開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的資金支持，占領(lǐng)科技制高點(diǎn)，培育優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)。推動(dòng)工程公司向解決方案服務(wù)商轉(zhuǎn)型發(fā)展，通過(guò)提高工程公司的科技研發(fā)、工程轉(zhuǎn)化等綜合能力，創(chuàng)新經(jīng)營(yíng)模式，整合科技資源，構(gòu)建全方位的產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈管理服務(wù)模式，建設(shè)高水平的科技服務(wù)型企業(yè)。

支持骨干企業(yè)的國(guó)際化發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)表明，大企業(yè)通過(guò)集聚“產(chǎn)學(xué)研”創(chuàng)新資源、擴(kuò)張重點(diǎn)品種的產(chǎn)能規(guī)模、延伸產(chǎn)業(yè)鏈等，占據(jù)了國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)地位。當(dāng)前，我們一些企業(yè)已具備了產(chǎn)能、經(jīng)營(yíng)管理、“產(chǎn)學(xué)研”合作等基礎(chǔ)條件，要積極支持此類企業(yè)延伸產(chǎn)業(yè)鏈、全球布局產(chǎn)能和創(chuàng)新資源、加大“產(chǎn)學(xué)研”合作，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)基金等社會(huì)資本投入，加快形成具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的跨國(guó)企業(yè)，引領(lǐng)我國(guó)先進(jìn)纖維材料的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

材料、高端裝備與智能制造的統(tǒng)籌發(fā)展順應(yīng)先進(jìn)纖維材料與智能制造技術(shù)融合的發(fā)展趨勢(shì)，促進(jìn)先進(jìn)纖維材料與高端裝備融合發(fā)展，突破關(guān)鍵技術(shù)與裝備，推進(jìn)國(guó)產(chǎn)裝備與智能制造系統(tǒng)的應(yīng)用，推動(dòng)行業(yè)制造水平全面提升。加強(qiáng)智能化、差異化、功能化設(shè)備及高新性能纖維設(shè)備的原創(chuàng)研發(fā)能力，增強(qiáng)重大技術(shù)與成套裝備研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化能力，提升產(chǎn)品附加值，通過(guò)設(shè)備技術(shù)進(jìn)步引領(lǐng)化學(xué)纖維產(chǎn)業(yè)的深度轉(zhuǎn)型升級(jí)。加快突破化纖制造過(guò)程的數(shù)字化、智能化關(guān)鍵技術(shù)，擴(kuò)大國(guó)產(chǎn)裝備與智能制造系統(tǒng)在行業(yè)骨干企業(yè)中的應(yīng)用，確保我國(guó)數(shù)據(jù)和產(chǎn)業(yè)安全，提升化學(xué)纖維產(chǎn)業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。