2023年4月14日下午,球赛下注官方网站《彤程材料科学论坛》(RedAvenue Materials Science Forum)第二十八讲在球赛下注官方网站图书馆科学报告厅举行。中国科学院院士、纤维材料改性国家重点实验室主任、东华大学材料科学与工程学院院长朱美芳带来题为“纤维材料的功能化与智能化”的报告,球赛下注官方网站副校长张锦院士主持并致欢迎辞。
朱院士的报告分为三个部分,分别是“纤维材料的简介”、“功能与智能化”和“纤维材料引领未来”。
朱院士从纤维材料的起源讲起,早在一万年前人类就已经学会利用天然纤维材料御寒保暖,而二十世纪至今,人造纤维材料已经占据了服装领域的半壁江山,可以说服用纤维的发展史就是一部人类社会发展史。合成纤维起源于欧美,我国纤维技术直到上世纪五十年代才开始发展,碳纤维、高强高模聚乙烯纤维和芳香族聚酰胺纤维这三大高性能纤维材料构成我国纤维技术国产化的源头。发展到今天,我国化学纤维产量已经占全球70%以上,实现了“从小到大,从大到强”的过程。高性能纤维与复合材料、功能纤维与低维材料、环境友好与生物质纤维材料是先进纤维材料的研究重点,也是纤维材料改性国家重点实验室的主要研究方向,引领着新时代纤维材料的发展方向。
随后,朱院士又向我们介绍纤维材料的功能化与智能化的研究进展。首先是超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的高性能化和差别化,UHMWPE纤维是用途广泛的特种纤维,是防弹、防刺、防割、耐磨等织物的主要原料。虽然起源于国外,但在我国发展很快,目前国内产量占全球总产量60%以上。通过液相氧化处理、接枝交联改性、涂层改性、共混改性、等离子体处理、冻胶纤维萃取过程改性等手段可有效实现UHMWPE纤维的差别化。然后是抗疫功能材料中的多功能抗菌纤维材料,有机-无机杂化材料体系可赋予纤维抗菌和抗病毒的功能特性,朱院士团队利用该方法发展了具备抗病毒特性的杂化复合纤维,目前已经完成了实验室小试和企业中试,具有很好的应用前景。最后是智能热管理纤维材料。利用化学接枝法、共混法、微胶囊法和多孔材料吸附法可以有效克服熔融纺丝与相变材料特性间的矛盾,将相变材料定形,由固液相变转变为固固相变,成功构筑熔纺用可定形的相变材料及相变纤维,具备冬暖夏凉的特性。朱院士对第二部分总结道,通过有机/无机杂化可以实现纤维材料的结构功能一体化,将无机粉体和有机高分子的功能有效耦合,实现功能与性能的双重提升。
最后,朱院士展望了纤维材料的未来。从Science期刊发布的“全球最前沿的125个科学问题”中关于高分子材料的部分讲起,塑料废物的回收利用、能量存储的未来、生物组织智能材料和系统的无缝结合、智能纤维材料等前沿领域都跟纤维材料的发展息息相关,也为纤维材料未来的发展指明了方向。
报告结束,朱院士与参会同学就相变纤维材料的功能和力学性能间的平衡、纤维材料的结构功能一体化和性能发展上限、热管理纤维材料的改性、功能化和智能化概念的区分等问题作了进一步交流。
张锦院士为朱美芳院士赠予《彤程材料科学论坛》授课证书并合影留念。
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