西安工程大學學生用廢舊牛仔布研發出可做家具環保複合材料

提到紡織，大家先想到的可能是穿在身上的衣服，還會想到純棉、聚酯纖維等材料，其實，在我們的生活中很多看似與紡織毫無關聯的事物都有著紡織的影子。而這離不開一群為紡織行業創新默默付出的人。

　　廢舊牛仔布研發出可做家具環保複合材料

　　在西安工程大學紡織科學與工程學院的實驗室裏，智能功能紡織複合材料創新團隊帶頭人、副教授樊威正與團隊的成員做複合新材料的相關實驗。寬大的桌子上擺著各種由他們研發出的新材料。“這些是我們用廢舊牛仔褲研發出的複合新材料。”要不是樊威的介紹，大家很難將桌麵上的材料與廢舊紡織品聯係起來。“日常生活中，紡織類衣物更換頻率高，無論是焚燒還是掩埋，都會造成嚴重的環境汙染。目前，歐美發達國家紡織類衣物回收利用率能達到25%左右，而國內隻有1%。我們就想著能不能利用技術創新來提高紡織類衣物的回收利用效率，同時對生態環境保護也有好處。”樊威介紹，廢舊牛仔服使用的材料幾乎百分百純棉纖維，先將廢舊牛仔褲開鬆成纖維，再經過特殊的紡織工藝進行加工，製成了類似粘片一樣的材料。這種材料可以作為保溫材料或隔音材料，也可以在牆體內的隔熱層中使用，非常環保。

　　說話間，樊威又拿起一塊“硬板”，這是在剛看到的那種保溫材料的基礎上經過技術處理後衍生出的新材料，這種材料可以用來製作家具，替代木地板等。“經過反複多次的實驗，利用廢舊牛仔服裝開鬆的棉纖維為增強材料，聚丙烯纖維為基體材料，再使用一係列成型工藝，生產出了一種三維廢舊纖維增強複合材料。它的力學、吸濕、剝離等都超過了優等刨花板的性能，並且是‘零甲醛’，實現了廢舊紡織物的綠色利用。”樊威告訴記者，由於牛仔服裝回收量大、纖維構成單一，他們團隊已熟練掌握了這類以棉纖維為主要成分的廢舊紡織物循環利用技術，下一步還將開展其他類型的廢舊紡織物利用研究。

　　將電子設備集成到織物中研發出新型智能服裝

　　“隨著人們生活水平的提高，現在人們越來越關注健康問題，具有心率、脈搏及人體運動狀態等實時監測功能的智能可穿戴紡織品受到了人們歡迎。”樊威說，智能紡織品無疑是今後紡織品發展的重要方向，並且將成為人們日常生活的一部分。

　　據了解，智能紡織品是指應用紡織、電子、化學、生物、醫學等多學科知識綜合開發的具有高智能化的紡織品，它基於仿生學概念，能夠模擬生命係統，同時有感知和反應雙重功能。狹義上的智能紡織品是指電子信息智能紡織品。它將微電子、信息、計算機等技術融合到紡織品中。智能紡織品可以說是一個跨多學科的結合體。紡織品的智能化來自織物中的柔性傳感纖維或者紗線，這將使其更方便地用於日常生活、健康監測(如心率和血壓)以及醫療診斷。

　　“我們經過大量研究發現，一種高聚物材料添加特殊的功能性納米粒子後，經過極化處理可加工成壓電纖維，能夠對外部載荷作出電信號響應，而且頻響寬、靈敏度高、耐腐蝕性好，同時這種壓電纖維易與普通纖維結合編成智能織物，是一種理想的智能紡織材料。”樊威介紹，他和團隊的成員用壓電纖維製造了一些智能可穿戴紡織品，既能夠監測，還具備可加工性能好、耐水洗等優點。除了普通人的身體功能監測，還可以用於運動員的訓練和比賽，通過對運動員的發力點、運動姿態等進行監測和分析，向運動員進行反饋，幫助運動員提升訓練水平、降低關節損傷。

　　據悉，樊威和他的團隊目前還研製出了一種可織入服裝中的壓電傳感元件，申請了兩項國家專利。“我們以此為基礎，在手腕、心髒等部位能夠實現局部智能監測。下一步，在模塊化應用的基礎上，我們將研發真正的‘一體化’智能服裝，全部使用壓電纖維製造，推出更多的智能可穿戴產品。”樊威說。

　　實現了為航空航天領域裝備“量體裁衣”

　　除了廢舊織物再利用以及智能穿戴織物外，樊威和他的團隊還致力於研究航空航天等領域的三維紡織複合材料。“這小塊的三維複合材料，它的比重不到鋼的1/4，但它的抗拉強度是鋼的7-9倍。”樊威介紹，航空航天領域的裝備使用的結構複合材料，對力學性能要求很高，拉伸強度要過關，同時對層間性能要求也很高，這樣材料的整體強度才能上去。為了克服傳統層合板複合材料層間強度低、層間剝離或開裂的問題，需要采用層間也存在纖維或者紗線的三維整體織物作為增強材料。

　　“航空航天領域的裝備、配件許多都是異形件而不是標準件，為此我們研發出了生產三維整體織物的設備和異形件製造工藝，實現了為航空航天領域裝備的量體裁衣。”樊威告訴記者，在使用專門研發的生產設備後，可以根據具體使用場合或者部位進行精確的尺寸的生產，先進行計算機模擬測算，生產時一次整體成形，確保了產品的安全性能。

　　樊威說，下一步他和團隊將繼續加大三維編織、機織、縫合、針織、非織等自動化生產技術和紡織複合材料的快速複合固化技術研發力度，降低三維紡織複合材料的成本，大力推動先進紡織複合材料在航空航天、汽車等領域的應用。

　　創新“紡織”已融入生活的方方麵麵

　　生活中還有很多是與“紡織”密切相關的，比如，防水透氣織物，它是集防水、透濕，防風和保暖性能於一體的功能織物。這種織物能滿足嚴寒雨雪、大風天氣等惡劣環境中人們活動時的穿著需要。安全與防護用紡織品，在特定的環境下保護人員和動物免受物理、生物、化學和機械等因素傷害。它包括防割、防刺、防彈、防爆、防火、防塵、防生化、防輻射等功能。

　　變色紡織品，隨外界環境條件(如光、溫度、壓力等)的變化而可以顯示不同色澤的紡織品。民用可應用於製作時尚的變色服裝和百變裝飾織物，軍事上可用於軍事偽裝，防偽領域可作為防偽材料。此外，還有相變材料，在一定溫度範圍內可以依靠自身可逆相變從環境中吸收或釋放潛在熱量的物質。利用相變材料的這一特性，可以開發出具有智能控溫和保健性能的調溫紡織品。這類智能紡織品能夠根據外界環境溫度的變化在一定的溫度範圍內自由調節紡織品內部溫度。即當外界環境溫度升高時，相變材料吸熱熔融、儲存熱量；當外界溫度下降時。相變材料放熱冷凝，釋放熱量，使紡織品內部溫度保持相對穩定。

　　這些領域的應用都離不開科研人員的潛心研究，樊威和他團隊的成員們除了研究三維紡織複合材料外，還在從事納米功能複合材料、功能性纖維及其智能可穿戴織物的製備、結構-功能一體化紡織複合材料、綠色紡織複合材料等方麵有著深入研究。在結構-功能一體化紡織複合材料的研發及應用研究上，他們研發了功能性纖維，並且采用紡織的手段開發出既能滿足結構材料力學性能需求，又能滿足特殊應用場合下功能性需要的紡織複合材料，其中主要研發結構——隱身一體化複合材料，努力推廣其在隱身戰鬥機和隱身導彈等方麵的應用。近年來樊威已主持、省部級等項目10項，申請國家專利13項。 AAADFGRTJUYKYU