朱美芳:让上海站在国际纤维研究最前沿

发布时间:2019-12-10

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10多年前,首次见到朱美芳教授,是在她的实验室里,听她讲述神话般的纤维。遇上下雨天,你身上衣服不会有一点湿。用它制成内衣,薄薄的一层就可抵御严寒。还有一种“变色服”,在不同环境下会自动变色,在沙漠里,它是黄色;走进森林,它又变成绿色。衣服之所以如此神奇,就是因为采用了“神奇纤维”。

朱美芳当时解释,纤维之所以神奇,已经不是普通制衣的概念,是因为新型纤维从生物体中提取,与传统纤维相比,具备良好的生物相容性、生物可吸引性和生物可降解性。早在2000年,朱美芳的“新型PHB生物纤维成形研究”已经入选上海曙光计划,将东华大学推向了纤维研究的国际最前沿。

朱美芳始终坚守着一个理念:在纤维世界,高性能纤维有着独特的地位。比如,一根看上去如头发丝的碳纤维被称为“黑色黄金”,它是经1000℃以上高温烧制、含碳量在90%以上的纤维材料,比重只有钢的四分之一,拉伸强度是高性能钢的四倍,导电性能是铝的十分之一,导热率是银的两倍以上,在惰性气氛下可耐受3000℃以上的高温。作为重要的结构材料,在国防、航空、航天、汽车、高铁、建筑等领域,对高性能纤维及复合材料均有迫切需求。朱美芳教授坦言:高性能纤维的研发能力如何,直接体现了国与国之间的竞争实力。她毕生为此奋斗。

10多年后的今天,走进朱美芳领衔的东华大学纤维材料改性国家重点实验室里,“神奇纤维”变成了真实的“智能纤维”。

对于服装、配饰、家居品等这些生活必需品,只要是摇身一变,换上智能纤维,可以自己发电、发光、发热、变色、变形,甚至冬暖夏凉皆有可能。在朱美芳的实验室里,已经实现了纤维在通电环境下的自主变色。只要导入2-3伏的低电压刺激,纤维就能在毫秒内实现红、黄、蓝三色变化,并能保持颜色达半小时。如此一来,当年设想中的“变色服”成了现实。

在这间实验室里,她和她的团队还在“纤维状柔性太阳能电池”研发上取得重要突破。形象地说,就是像织布一样用纤维“编织”太阳能电池,电源以纤维的形式变成了衣服,可以自己把太阳能转化为电能、光能或热能。

智能手表已不是什么新东西。但类似可穿戴电子设备还是面临许多瓶颈问题,如充电等。“让手表的表带变成一个充电器”——朱美芳带领的团队正在从纤维这一关键入手。她的团队采用湿法纺丝法可连续制备上千米的石墨烯纤维。此类纤维不仅电导率达同类产品最高值,且强度达国际领先水平,可以容易地编织成所需织物类型,并保持理想的导电性及强度。

纤维材料改性国家重点实验室位于东华大学松江校区五号学院楼,这里有一条著名的“纤维走廊”,走入其间,只见林林总总的各式纤维,还有它们的历史:涤纶,又称“的确凉”,不易变形、易洗快干;锦纶,世界上最早的合成纤维品种,具有良好的强度和吸湿性;丙纶,抗污、耐酸……朱美芳说,每次穿越这条走廊,面对着“纤维墙”,总会对自己的学生说:“看看这里的纤维,基本都是外国人的发明。要让中国从‘纤维大国’走向‘纤维强国’,这是实验室每个人的责任。”这位女科学家讲述起东华人与纤维的故事时,自豪地说,“全世界75%以上的化纤由中国制造,不管是碳纤维、纳米纤维,还是智能纤维,只要国家发展有需要,老百姓生活有需求,就有东华纤维材料研究人的身影。我们让上海在纤维研究中获得了国际知名度。”

(来源:新民晚报)