朱美芳

    ◎记者 曾庆怡

    乍看只是一块小小的布，摸上去和普通面料无异，可接上电极后，短短几分钟，指尖便会感受到阵阵暖意。

    这块布有何玄机？

    “这是柔性电热织物。纬线材质是导电碳纳米管纤维，是由废弃植物中提取的木质素制备的。”中国科学院院士、纤维材料改性国家重点实验室（现为先进纤维材料全国重点实验室）主任朱美芳介绍，这种材料适应于极寒环境，可收集太阳能并将其转换为热能。

    近日，在上海证券报联合权威机构、顶级专家资源主办的“上证·院士说”活动现场，朱美芳围绕纤维材料与智能传感相关话题作了分享。

    从非粮生物基材料到柔性电热织物，这个变废为宝的闭环链路，为纤维材料的可持续循环利用提供了巨大的想象空间。此外，近年来还有许多先进纤维材料在实验室诞生并实现产业化应用，突破了人们以往对纤维的认知。

    “做接地气的科研”

    自1982年考入中国纺织大学（东华大学前身）化纤系，朱美芳至今已深耕纤维材料三十余年。她是我国化纤产业发展的见证者，更是推动者，被称为“纤维女侠”。

    “大概刚工作的第五天，老师就带我到江苏张家港的一家涤纶厂去解决问题。当时这家企业新建不久，生产不‘灵’，经常出现次品或者设备频繁停车。”朱美芳回忆道，这次经历让她深切感受到科研成果对于产业的重要性。“做接地气的科研”这一信念深深融入了朱美芳的学术基因。

    三十多年里，她提出并建立了热塑性聚合物纤维功能化设计思路和全流程功能化技术体系，解决了合成纤维兼具功能性和舒适性的难题，创建了介观诱导制备智能纤维的新方法，推动了我国纤维质量“由低到高”、产业“由大到强”。她的成果在全国30多家企业实现了产业化，取得了显著的社会和经济效益。

    “只有深入到企业才能发现问题，这也是科研的魅力所在。”她说：“纤维材料的研究还需要与后道做器件、做应用场景的学科相协同，将材料研究与终端应用更好地结合起来，实现多学科交叉融合。”

谈及对企业布局高性能纤维材料领域的建议时，朱美芳认为，企业需预先充分调研产品的应用场景、了解市场需求。如果仍下决心要布局，则要重视科技投入，并持之以恒。“希望今后有更多企业可以创造新产品、开辟新市场，不仅仅是跟随已有的产品方向。”

    中国纺织工业联合会发布的数据显示，当前我国高性能纤维已打破发达国家技术垄断，产能占世界三分之一以上。以三大高性能纤维为例，现已有不少A股上市公司布局：碳纤维方面，制造与应用企业有吉林化纤、中复神鹰、中简科技等；芳纶纤维方面，有泰和新材、中化国际、楚江新材等企业；超高分子量聚乙烯纤维方面，现有同益中、南山智尚、中国石化、康隆达等公司涉足。

    从“小纤维”到“大纤维”

    在推动科技创新与产业创新融合的进程中，AI大模型能否在科研中助力新型纤维材料的发现？

    “如果想让AI服务于纤维材料领域的科学研究，仍需要依赖前期大量的实验数据积累，且是有标识的数据，然后再结合算法、算力等。这不是某一单位或一个小团队能实现的，还需解决数据共享、科技伦理、政策协调等层面的问题。”朱美芳说。

    不过，为降低人们走近纤维材料科学的门槛，朱美芳所在的东华大学纤维材料改性国家重点实验室，与清华大学自动化系师丽教授团队等，在2024年10月联合发布了国内首个针对纤维行业的知识大模型“纤贝”（AlphaFiber 1.0）。目前，“纤贝”已实现纤维领域精准信息的供给和自动化内容生成，为纤维材料科学普及提供了强有力的帮助。

    朱美芳表示，新型纤维材料作为新质生产力的典型代表，正加速向着智能化发展，在战略性新兴产业与未来产业领域具有巨大的发展潜力。

    纤维如何实现智能化？朱美芳介绍，传感器连接了物理世界和数字世界，让机器成为人类感官的延伸。柔性智能传感器是未来的发展方向之一。通过杂化技术及结构设计，集感、存、算、馈等功能于单根纤维上，可实现智能传感纤维与器件的构建。智能传感纤维具有仿生潜力，可以用于外骨骼机器人和数据处理器等，为高级医疗保健中的挑战提供独特的解决方案。

    被称为“织物耳朵”的压电纤维声学传感器、可用于脉搏检测的杂化纤维电容式压力传感器、可用于仿生皮肤自调节及促修复的电阻式温度传感器、被成功植入航空发动机试验件的PEEK纤维织物……当前，学界已经涌现出许多声学、导电、传感、致动等功能纤维和智能纤维方面的研究成果。

    除了智能传感，柔性可穿戴设备的能量供给也颇受关注。朱美芳表示，纤维电子柔性化是纤维材料未来的发展方向之一，而实现柔性化、多材料的结合，仍需要与电子学等多学科交叉，推动材料的器件化，满足不同场景应用需求。面对严峻复杂的国际环境，亟待研究范式变革，推动学科、产业深度融合。

    上海证券报记者了解到，已有上市公司迈入纤维电池材料科技成果转化的关键环节。例如，泰和新材日前回应投资者关切时表示，该公司与复旦大学合作的纤维锂电池中试生产线已建成投产。

    行业协会也在行动。2024年12月，中国纺织工业联合会成立了智能纤维与柔性可穿戴工作组，旨在更好整合行业内外优质资源，推动智能纤维与柔性可穿戴全产业链的协同创新。

    展望未来，纤维创新还将向何处去？

    朱美芳认为，未来的纤维，将实现从“小纤维”（fiber）到“大纤维”（FIBER）的转变。“大纤维”将实现“功能性、集成性、智慧型、导电性、响应性（Functional，Integrated，Brainy，Electronic，Responsive）”五位一体，其内涵是基于材料、电子、信息、机械、生物等学科领域的技术突破与交叉融合，以智能化、超性能、绿色化为特征，具有多功能、多结构、多材料特性。这种“大纤维”，是能对传统产业集群起到高渗透性、颠覆性、变革性提升效果的新一代纤维。