在人类文明的漫长岁月中,纤维一直是我们生活中不可或缺的一部分。纤维的细度的进化是人类对材料科学的探索和进步的体现,也是人类文明发展的重要标志之一,今天我们就一起来回溯,纤维的发展脉络。 *天然纤维 远古时代,人类的生活就与纤维密切相关,5-10万年前,随着体毛的退化,人类开始用兽皮、树皮和草叶等天然衣料遮体保温。随后,人类掌握了将植物纤维进行分离精制的技术。公元前2640年,蚕丝的使用痕迹在我国被发现,亚麻早在新石器时代就已在中欧使用,可以说,作为天然纤维广泛使用的麻、棉、丝、毛等,在公元前就已经在世界范围内得到了应用。此时的纤维细度约在40-90μm,纤维多应用于制作服装、寝具。与天然纤维悠久使用历史相比,化学纤维的发展历史则短了许多。
*化学纤维 人造纤维 人造纤维的发明标志着人类对纤维材料的认知和利用进入了一个新的阶段,最初它被称为“艺术丝绸”、“光泽丝”或“纤维丝绸”。人造丝的特点是柔软有光泽,制作成本低且容易染色,因此常被用作丝绸、天鹅绒及亚麻布的替代品。1891年人造丝的工业规模生产,标志着化学纤维的工业化开始。
合成纤维 1930年代化学家开始探索人工合成材料,人类逐渐能够生产出更加耐用、轻便、易于保养的纤维材料,如尼龙、聚酯和丙纶等。1940年代,合成纤维在军用领域中得到了广泛应用,二战期间,大量的合成纤维被用于制造军服、降落伞、帐篷等物资。1950年代至今,合成纤维快速发展,其应用领域从传统的纺织服装扩展到建筑、汽车、航空航天、医疗等领域,此时的纤维直径在20-50μm之间。
超细纤维 随着人们对纤维超细化的追求,20世纪后期成功研制出不同规格的超细纤维,纤维直径可达1-5μm。超细的纤维直径使其弯曲刚度很小,纤维手感特别柔软;超细纤维的比表面积很大,因此纤维织物的覆盖性、蓬松性和保暖性有明显提高,大比表面积使纤维与灰尘或油污接触的次数更多,具有极强的清洁功能;如果将超细纤维制成超高密织物,纤维间的空介于水滴直径和水蒸汽微滴直径之间,那么超细织物将具有防水透汽效果。
纳米纤维 随着纤维制备技术的发明,科学家可以通过静电纺丝技术制备出纤维细度达到纳米级的材料了,这种纳米膜产品的制备方法仿生蚕宝宝吐丝,无数纳米级纤维纵横交错堆叠在一个平面,形成孔隙率高达90%*以上的纳米膜。从广义上讲,直径在1μm以下的纤维才能被称作纳米纤维,纳米纤维拥有诸多特点,如高孔隙率大比表面积、高长径比、高表面能和活性,以及一些特殊的纳米材料性质,如电学、磁学、光学等特性,可以在工业、能源、医疗、航空、美容、军工等领域为产业客户提供多样性的纳米产品。
但纳米纤维的生产技术壁垒高是业界不争的事实,通过在静电纺丝纳米纤维领域深入研究,表面能量公司成功解决了纳米纤维产业化生产"卡脖子”技术,实现纳米纤维的宏量稳定生产,并通过市场验证。Surforce纳米纤维膜技术成熟、产能稳定、市场广阔,以纳米纤维作为基础平台,不断的研发更高端的先进能源材料、生物医用材料、先进结构和复合材料、超材料。 结语: 5-10万年前,当我们的祖先第一次披上兽皮、树叶进行蔽体保温时,他们一定不会想到,后代对服饰材料的革新能超越自然的造物;5000年前,当蚕丝被用于织造纺织品时,我们的祖先做梦也不会想到,后代会从中发现纳米材料结构演进的钥匙。 从天然纤维的使用到人造纤维的发明,再到合成纤维的发展以及纳米纤维量产化的实现,我们相信以纳米纤维材料为代表的前沿新材料,正在以独特的结构和优异的特性在工业、能源、医疗、电子、纺织、航天、美容等领域发挥重要作用,成为人类创造美好生活的基石。
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