1、新型纺织材料的优势
如果你喜欢户外运动,那么你对户外物品一定是如数家珍,不过别忘了它们背后的涂层复合面料。
如果你对医疗领域有所涉及,吸收性缝合线以及缝合纱布你应该有所接触,不过别忘了它们背后的甲壳素材质。(图一、二为吸收性纱布,图三为甲壳素纤维)
如果你是军事迷,我想你对阿帕奇直升机和防弹衣一定不会陌生,不过别忘了它们背后的凯夫拉纤维。(图一为美国阿帕奇武装直升机,图二为凯夫拉纤维)
如果你去过水立方,那么你肯定会对它蓝色的膜结构记忆深刻,不过别忘了它们背后的 ETFE 材料。(图一位为国家游泳中心——水立方,图二为 ETFE 材料结构示意图)
……
以上都是一些应用成熟的新型纺织材料,可以看得出来,新型的纺织材料其实离我们的生活并不遥远,一直在我们的周围。
纺织材料目前有三大应用领域:服装用纺织品、家用装饰用纺织品以及产业用纺织品。新型纺织材料在这三个领域也都有所应用,尽管服装用纺织品和家用纺织品跟我们最息息相关,但是真正体现新型纺织材料性能的还是第三个应用方向:产业用纺织品。
产业用纺织品包含了农用、工业用、军事用、航空航天、医疗、建筑、交通等方面,虽然是一个较为“年轻"的行业,但产品技术含量相对较高,性能赞,一些性能是普通天然纤维无法比拟的。比如:
汽车行业中,汽车轮胎强度的 75% 来自轮胎中的帘子布。(汽车轮胎断面示意图)
医疗行业中:肾透析使用的人工肾脏由 7000 根中空纤维制成,其直径仅为两英寸。
(图一为美国加州大学教授维克托·古拉率团队研发的可穿戴人工肾,图二为人工肾工作原理)
用于航空航天、市政工程的纺织结构复合材料部件的碳纤维的平均强度是钢的五倍,而重量仅为钢的 1/4。(图一复合材料在航天领域中的应用,图二为空中客车公司生产的 A350XWB 碳纤维结构机身桶,图三碳纤维复合材料)
等等。
可以看得出来,新型纺织材料大多以合成纤维为基础,通过改变结构和表面性能从而具备出色的物理性能(强度、细度等),这是天然纤维无法比拟的,今后新型纺织材料在三个领域中的应用比例逐渐增大,尤其是在产业用材料领域内。
2、天然纤维竞争优势
从上面的简要介绍我们可以看出,传统的天然纤维在产业用材料领域里其实并不占优势,主要还是用在服装和家纺产品上。那么面对新型的纺织材料,天然纤维是不是就没有优势了呢?其实是有优势的。以我个人的理解,天然纤维材料的优势可以总结成八个字:源于自然,回归自然。这句话从两方面解释,一是天然纤维采集于自然,来源比合成纤维有保障,并且易于分解;二是天然纤维各异的性能为新型合成纤维提供了很多灵感。
·天然纤维来源稳定,易于分解
合成纤维是伴随着近代工业的发展而出现,它主要依赖石油,如常见的聚酯纤维,是利用石油的分解产物进行合成得到(图为聚酯纤维合成示意图):
然而石油资源是有限的,有资料显示,目前的石油预计能使用 50 年,这就意味着石油资源枯竭前,如果找不到合适的化工原料,那么合成纤维的发展将受到极大的限制。棉毛丝麻这些纤维从古至今一直被人类使用,它们主要是来自于自然,短期内的产量并不会减少。
与此同时,天然纤维另一个优点是易于分解,棉毛丝麻也好,甲壳素壳聚糖也好,都是来源于自然,纤维分解周期很短。而大多数的合成纤维因为特殊的分子基团,分解周期较长。刘帅霞等人通过研究表明棉纤维、粘胶纤维、涤纶纤维和丙纶纤维在相同条件下,可降解性依次为:棉纤维 > 粘胶纤维 > 涤纶纤维 > 丙纶纤维,并指出天然纤维材质是环保型卫生用品发展的方向。
·合成纤维的灵感大多来自于天然纤维。
合成纤维最初仅仅在强度等基本性能上取代天然纤维,但很少具备天然纤维的一些性能,随着人们对于天然纤维研究的深入研究以及纤维合成技术的发展,天然纤维的很多优良特性也逐步应用到了合成纤维上。举两个例子:
研究表明,羽绒保暖性超好的根本原因在于羽绒有中空结构。我们常说的羽绒棉,并不是真正的棉花,而是以中空涤纶作为填充物的,因为空气导热性差,所以具有一定的保暖性。(图为羽绒棉棉服及羽绒棉纤维)
我们知道,棉制衣物的吸湿性要优于涤纶等化纤产品。研究表明,棉等天然纤维吸湿性优良的原因在于其表面具有大量的亲水性基团,根据这个特点,在涤纶纺丝过程中在其表面涂覆大量的亲水性物质,可以使得涤纶面料不仅具有良好的吸湿性,并且具有一定的抗静电性。(图为经过亲水处理的涤纶面料产品)
……
因此我们说,天然纤维为合成纤维的发展提供了很多思路和灵感,没有天然纤维迥异的性能,也就没有合成纤维技术的突破。
天然纤维和合成纤维各有优势,生活因二者而美好,缺了任何一方都会对生活造成极大的不便。
以上。
来源:知乎日报