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新一代纤维材料科学与产业路在何方?
2021-12-05

文︱宁翠娟

 

为全面应对全球新一代纤维的发展和竞争,中国科学院学部设立了《新一代纤维材料科学与产业发展战略研究》咨询评议项目,以推动我国新一代纤维科学创新、带动纤维产业转型升级、引领相关新兴产业发展,实现我国纤维产业由大变强。518日,在2021中国化纤科技大会(南通)即将召开之际,《新一代纤维材料科学与产业发展战略研究》项目中期研讨会成功举办。中国纺织工业联合会副会长端小平,中国工程院院士蒋士成、蹇锡高、王琪,中国科学院院士朱美芳,中国化学纤维工业协会会长陈新伟、副会长郑俊林,南通市委副书记、统战部部长沈雷,东华大学党委书记刘承功,国家纺织品开发中心主任李斌红,中科院战略咨询研究院万劲波,中国科学院学部局咨询处刘剑,北京大学教授宛新华,哈尔滨工业大学教授冷劲松,郑州大学教授刘春太,国家先进功能纤维创新中心主任王玉萍,工业和信息化部赛迪研究院研究员肖劲松等领导、专家出席会议。美国工程院院士程正迪、中国科学院院士韩杰才线上参加会议。

 

 

 

布局新一代纤维,意义重大

 

纺织业发展开启了南通近代工业文明,奠定了南通现代工业发展的基础。南通市委副书记、统战部部长沈雷在致辞中表示:“自‘民族企业家的楷模’张謇先生在家乡创办大生纱厂开始,纺织业在南通发展历经100多年,早已成为重要的特色产业、主导产业、富民产业。如今,南通高端纺织产业基础扎实、门类齐全、企业众多、市场活跃、产业产值居全国前列,高端家纺规模世界第三、全国第一,纺织品出口额全省第一。得益于高端纺织等产业的重要支撑,南通制造业发展多年稳居全省前列,2020年全市经济总量迈上万亿元大台阶。南通纺织业之所以历经百余年而生生不息,呈现出蓬勃的发展势头,离不开广大企业注重与高校院所携手,致力推动技术、产品、模式创新。借此会议,纤维材料领域众多大咖云集南通,纵论产业发展,为南通深入贯彻新发展理念、加快推动高质量发展,创造了宝贵的学习机会。希望项目成果能够在南通落地转化,持续引领南通纺织业高端发展、做大做强,助力南通进一步叫响‘纺织之乡’品牌。”

依托东华大学的纤维材料改性国家重点实验室,是我国纤维和纺织材料领域第一个国家重点实验室。东华大学党委书记刘承功致辞中表示:“纤维材料改性国家重点实验室立足国际纤维科技前沿,紧密结合国家战略需求和国计民生需要,在高性能纤维领域打破国外垄断、民用纤维领域引领产业超越国家先进水平、生物质纤维开展前沿探索研究等方面布局,通过此次中期研讨会,纤维材料改性国家重点实验室必将发挥科技战略支撑作用,为我国新一代纤维材料行业的发展建言献策。相信,在各位院士、专家的领航与帮助下,项目必将取得更大的进步。我们也会一如既往地提供支持与帮助,全程保障好项目的顺利实施。”

纤维材料产业对整个纺织和其他相关产业具有关键支撑作用。中国纺织工业联合会副会长端小平在致辞中表示:“化纤产业具有明显的国际竞争优势,在多数常规纤维的功能化/差异化、低碳绿色生产、高性能纤维品种覆盖面、高效智能化生产等方面,我们已处于国际先进甚至领先地位。但是,在行业发展过程中,部分基础原料、关键装备、协同开发、产业链布局等方面的问题已有显现。因此,大力推动化纤产业升级转型,提升纤维材料高值化、高性能化、功能化、智能化、绿色化,着力布局新一代纤维,将远远超过一般意义上纤维与纺织的范围。可以说,只有推动纤维科学及其辐射产业的革命性的进步和发展,才能真正实现化纤产业从跟跑、并跑到领跑的蜕变。此次项目中期探讨会是为了全面系统地应对和适应新一代纤维的发展和竞争,在全国范围内开展新一代纤维的创新基础研究成果、关键前沿技术、战略物资储备、供应保障能力、产业集群发展等方面的调研和咨询。项目的顺利开展必将推动我国新一代纤维行业的科学创新,提升我国新一代纤维的发展水平,带动我国纺织产业转型升级及纤维新材料战略性新兴产业的发展,实现我国纤维产业由大变强。”

中科院战略咨询研究院万劲波在致辞中表示:“ 我们学部成立于1955年,是国家最高的科学咨询机构,每年围绕着国家关心的重大问题进行咨询。《新一代纤维材料科学与产业发展战略研究》项目对我国纤维材料产业的发展意义重大,项目将高校、科研院所、企业等各方的优势整合起来,形成合力,加速我国实现从化纤大国到化纤强国的转型升级。”

 

院士、专家汇报项目进展,凝练重大成果

 

项目实施以来,在新一代纤维基本情况、基础研究现状、成果工程化、技术标准、应急动员能力等方面的调研与咨询已取得阶段性成果。中期研讨会上,中国科学院院士朱美芳做项目总体情况的介绍。她首先梳理了纤维的历史与发展进程,包括产量的增加、品质的改善、功能性的开发、标准体系的建设、全链条科研与工程体系的构建等,并指出,当前我国已经形成了以长三角、珠三角、环渤海为核心的三大优势产业集群,产业发展、纤维总量优势明显。进而,通过分析我国纤维材料发展现状与差距,指出我国纤维材料发展的一些短板,例如碳纤维自主保障能力亟待加强、对位芳纶被美/日垄断、超高分子量聚乙烯纤维缺乏创新、聚酰亚胺纤维亟待市场开发等。

她表示,面向国家战略需求,构建产、学、研、用整体化纤维材料创新体系尤为重要,同时还需完善问题导向与基础引领双向研发路线,发挥政府、行业、科研机构间的协同作用。对于下一步的工作,她提出要从四个方面着手:一是深入细致的现场调研,掌握行业企业的痛点难点;二是行业企业专家的深度访谈、把握未来发展方向;三是国内外专利和文献分析,了解国际国内最新动向;四是面对国内国际复杂形势,完成有建设意义的建议。

中国工程院院士蹇锡高做“纤维增强新型高性能树脂基复合材料应用研究进展”报告。报告指出,从分子结构设计出发,研究团队成功开发出二氮杂萘酮联苯酚(DHPZ)新单体,再通过亲核取代逐步聚合,成功开发出含二氮杂萘酮联苯结构的系列新型高性能聚芳醚,属于国际首创。由于具有全芳香扭曲非共平面分子链结构,该材料既耐高温又可溶解,综合性能优于传统品种。由于该系列高性能工程塑料性价比高,已应用于诸多行业领域。

中国工程院院士王琪做“聚乙烯醇热塑加工及熔融纺丝新原理新技术”报告。报告指出,研究团队采用含氮化合物和水组成复合改性剂,通过分子复合和增塑降低PVA熔点,提高其热分解温度,全面实现PVA的热塑加工,开拓了PVA作为新型塑料的应用新领域。此外,研究团队还实现了PVA熔融纺丝,建成了PVA熔融纺丝生产装置,通过熔融纺丝制备了传统湿法纺丝难以制备的PVA高强高模纤维、粗旦纤维、功能纤维和异形截面纤维等,拓广了PVA纤维作为高性能多功能纤维的应用领域。

哈尔滨工业大学教授冷劲松做“形状记忆智能结构的力学设计及初步应用”报告。报告指出,研究团队在形状记忆聚合物材料的力学理论及其智能结构设计和应用方面开展系列研究,建立了形状记忆聚合物和纤维增强复合材料的本构理论。基于力学理论和材料基础,研究团队设计了多种形状记忆智能结构,由轻质、多功能化向智能化方向发展,满足国家工程需求,在航天航空、生物医学、智能制造等领域得到初步应用。

郑州大学教授刘春太做“低成本碳纤维增强复合材料成型、结构与性能”报告。报告重点讨论三个方面问题,一是低成本大丝束碳纤维成型问题,包括大丝束和小丝束中的浸润和渗透率、复合材料高温力学性能等问题;二是长纤维增强注塑成型与结构一体化分析与评价,包括基体到纤维传递理论、长纤维取向和折损预测和仿真等问题;三是连续纤维增强热塑性复合材料成型问题,包括铺层和成型工艺、有限元结构分析等问题。

工业和信息化部赛迪研究院研究员肖劲松做“‘十四五’新材料产业发展政策及高性能纤维发展重点”报告。“十四五”是我国两个一百年战略的关键时期,新材料必然成为重点发展的领域。高性能纤维作为重要的新材料,也必将迎来新的发展。他指出,“十四五”时期,在整个新材料领域有三大重点:一是出台国家层面的材料大战略,二是完善国家政策体系,三是面对新形势,解决“卡脖子”问题,并且夯实产业基础,重视产业链、供应链安全以及产业基础能力再造。

主旨演讲结束后,中国科学院院士朱美芳主持了项目执行建议研讨环节。美国工程院院士程正迪在发言时指出,纤维材料发展面临三个主要问题:一是解决关键核心技术的“卡脖子”问题,这要求行业要着眼的不仅是解决现在的“卡脖子”问题,还要想想如何今后5年、10年,什么会是“卡脖子”问题,这是发展的重点;二是理清科学、技术、工程之间的关系,从样品到成品再到商品,这是一个非常漫长的过程,行业研发人员和企业都需要有耐心;三是科研梯队的组建,科研需要各种各样不同领域的人组成梯队,抛去固步自封的旧观念,去实现技术和工程上的突破。

其他与会代表纷纷指出,科研成果走向产业化的过程很艰难,需要交叉学科团队来做支撑,这样才能行稳致远。就纤维材料产业而言,一方面要推动工业更好发展,另一方面要匹配国家战略,这就要求材料的功能性、结构性应有更多优化空间。

中国工程院院士蒋士成在做总结发言时指出,《新一代纤维材料科学与产业发展战略研究》项目意义重大,该项目着力从基础材料角度推动产业的创新发展。在今后的工作中,项目组应继续组织各领域专家,稳步推进项目的实施,重点关注可能会打破技术瓶颈的材料,并思考如何推动这部分科研成果实现产业化。


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