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納米纖維產(chǎn)品展室

納米纖維防護(hù)口罩

　　當(dāng)李從舉把一大卷一米寬,類似于生料帶一樣的東西擺在桌子上時，記者還沒意識到，這些材料可能是很多產(chǎn)業(yè)的未來，而面前這個戴著眼鏡嗓音洪亮的北京服裝學(xué)院最年輕的教授，也是目前國內(nèi)唯一可以將其高效低成本批量化生產(chǎn)的人。

　　“萬能”薄膜功能奇特

　　這是一卷白色的薄膜，觸感也與生料帶非常相似，像傳統(tǒng)布匹店里的布一樣卷著。

　　就是這卷不太起眼的薄膜，讓北京服裝學(xué)院這座有著紡織學(xué)科傳統(tǒng)的高校，時隔十四年之后，再獲香港桑麻紡織科技獎一等獎。該獎是紡織行業(yè)內(nèi)的權(quán)威獎項(xiàng)，終評委員會由包括行業(yè)內(nèi)的8位院士一齊評出。

　　這種薄膜就是傳說中的靜電紡絲功能性納米纖維膜，一種功能強(qiáng)大的新材料。有多強(qiáng)？

　　李從舉笑著告訴記者，有同事隔著它抽煙，發(fā)覺香煙沒什么味道了——這只是從一個側(cè)面反應(yīng)了其過濾效果。

　　如果用作口罩。這是一種優(yōu)質(zhì)的過濾材料，可以很好地過濾PM2.5以及各種病毒、雜質(zhì)的同時，通氣更容易，這讓人呼吸起來順暢得多。而與目前大多空氣凈化器中使用的HEPA（高效過濾膜）相比，相同的過濾效果下，納米纖維過濾膜的空氣通過率更高，膜兩側(cè)壓力差也更小。更為關(guān)鍵的一點(diǎn)是，成本低。

　　如果用于電池。把納米纖維膜用作動力鋰電池隔膜，可以提高電池功率，減小內(nèi)部消耗，還能提升其內(nèi)部電化學(xué)性能，尤其可以極大地改善磷酸鐵鋰電池低溫性能，甚至在零下40℃也能正常工作。

　　如果用來制衣。納米纖維膜可以把細(xì)小水滴（毛毛雨）擋在外面，只允許水蒸氣分子透過，這正是戶外運(yùn)動服裝和特種防護(hù)服裝需要的材料特性。

　　如果用作油水分離。目前海洋石油泄露事件都是用吸油棉處理，而如果采用這種材料吸附原油，不但效果更好，也能大幅降低成本。

　　另外，電紡絲納米纖維無紡膜具有高孔隙率、低滲透阻力的特點(diǎn)，可以制成高通量、低能耗的便攜式超濾膜紡織品（如手絹），用于戶外快速凈水，為軍隊(duì)訓(xùn)練、作戰(zhàn)、森林救火、旅游、野外作業(yè)、探險、礦業(yè)等快速提供清潔水源，做好后勤保障。

　　還有，有些被開發(fā)出來的應(yīng)用，甚至連李從舉都沒有想到過。在他看來，一定還會有。

　　結(jié)構(gòu)精細(xì)“帶電”生產(chǎn)

　　這種材料的特殊性能來自于其特殊結(jié)構(gòu)。纖維的直徑可達(dá)200納米，甚至更細(xì)，這比頭發(fā)絲細(xì)了幾百倍，意味著其比表面積（單位質(zhì)量物料所具有的總面積）非常大，用其制成的材料也因此具備很多特殊功能。

　　“看起來是一層細(xì)膩的薄膜，但如果用顯微鏡觀察，就能看到其內(nèi)部有很多小孔�！崩顝呐e說。

　　要得到這樣的纖維膜需要通過靜電紡絲技術(shù)。靜電紡絲是一種能夠直接、連續(xù)制備聚合物納米纖維的方法，它可以將聚酯、聚氨酯、聚乙烯等聚合物，紡制出直徑范圍從小于3 納米到超過1微米的超細(xì)纖維，并沉積在接收板上得到無紡布。

　　“普通編織是把線絲用機(jī)械力牽拉編制，靜電紡絲是先將聚合物溶液加上三萬伏特高壓，使其極化，然后在電場力的作用下把材料拉出來紡織�！崩顝呐e簡單地說明了一下原理。

　　記者查閱的資料顯示，靜電紡絲不同于傳統(tǒng)的紡絲加工技術(shù)，其主要是借助于高壓靜電場使聚合物溶液或熔體帶電并產(chǎn)生形變，在噴頭末端處形成懸垂的錐狀液滴，當(dāng)液滴表面的電荷斥力超過其表面張力時，在液滴表面就會高速噴射出聚合物微小液體流，簡稱“射流”。這些射流在一個較短的距離內(nèi)經(jīng)過電場力的高速拉伸、溶劑揮發(fā)與固化，最終沉積在接收板上，形成聚合物纖維。

　　而在站在機(jī)器前的記者看來，高分子溶液似乎更像是被加熱過的砂糖，生成的糖絲又被規(guī)律地編織成了薄膜；如果沒有規(guī)律，就成了“棉花糖”。

　　生產(chǎn)設(shè)備重中之重

　　“幾乎全國的院校都在做靜電紡絲。”李從舉說。

　　記者了解到，除了李從舉教授所在的北京服裝學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院，絕大部分都還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，做出的薄膜一般為A4紙大小，或者需要有支撐層收集，而真正可以實(shí)現(xiàn)高效低成本批量化生產(chǎn)的唯此一家。目前其年生產(chǎn)能力可達(dá)50萬平方米，而占地面積僅50平方米。

　　“該成果填補(bǔ)了國內(nèi)沒有針對靜電紡絲技術(shù)量產(chǎn)純納米纖維膜的設(shè)備及系統(tǒng)的空白，對我國納米纖維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要價值和意義，純納米纖維生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)效率高、穩(wěn)定性好，技術(shù)創(chuàng)新獨(dú)特，有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，同時，該成果在空氣凈化、水處理和新能源等領(lǐng)域同樣具有廣闊前景，符合產(chǎn)學(xué)研合作研究成果�！边@是國內(nèi)權(quán)威院士專家，給予這一成果的評定。

　　這其中最重要的一點(diǎn)就是“量產(chǎn)純納米纖維膜的設(shè)備及系統(tǒng)”，而當(dāng)記者問他打造的設(shè)備有何不同時。李從舉只狡黠地笑笑說，我有著十幾年的積累，一直在做這一件事，再說我們是傳統(tǒng)的紡織院校，當(dāng)然是我們懂紡織多一些，我們時常泡在紡織企業(yè)里，也許一個高級工人就能給我們很大的啟發(fā)，這個可是文獻(xiàn)里看不到的。

　　“我是四川人，以前沒有吃過皮皮蝦，第一次吃的時候總得有人教你。”李從舉打了一個只可意會的比方。

　　空間巨大路修遠(yuǎn)兮

　　在填補(bǔ)了設(shè)備制造的空白后，該技術(shù)獲獎無數(shù)，但等在前方的是可以讓該技術(shù)得以施展的巨大的空間�？諝馕廴緺縿尤诵�，有資料顯示到2015年，包括空氣凈化器在內(nèi)的室內(nèi)環(huán)保產(chǎn)業(yè),其年產(chǎn)值將達(dá)到800億元，而與HEPA濾網(wǎng)相比有著成本和性能優(yōu)勢的納米纖維膜會遇到怎樣的發(fā)展？

　　在新能源車等市場需求的推動下，全球鋰電池隔膜市場快速增長。據(jù)統(tǒng)計，2009—2013年全球鋰電池隔膜市場規(guī)模復(fù)合增長率達(dá)26.39%，2013年全球鋰電隔膜市場規(guī)模達(dá)到8.37億平方米。預(yù)計到2015年鋰電隔膜需求年均復(fù)合增長率達(dá)到25%，市場規(guī)模將達(dá)13.08億平方米。據(jù)了解，目前國內(nèi)80%的鋰電池隔膜依靠進(jìn)口，進(jìn)口替代空間大。那么，年產(chǎn)5萬平方米應(yīng)該只能被看做是一個起點(diǎn)。

　　靜電紡絲技術(shù)在上世紀(jì)初就被美國人發(fā)明出，但是其快速發(fā)展也就是近年來的事情。當(dāng)技術(shù)和原理早已不在是秘密，真正的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)才是問題之根本。

    “實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)線完全是兩回事，產(chǎn)業(yè)化不僅要求操作簡單、成本低、還要求能持續(xù)產(chǎn)出，質(zhì)量控制，不出差錯。而納米纖維膜產(chǎn)業(yè)化最大的困難是設(shè)備的研發(fā)，在實(shí)驗(yàn)室為了確保實(shí)驗(yàn)的成功和準(zhǔn)確性，設(shè)備的很多附件都是進(jìn)口產(chǎn)品，而產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程中，必須實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，這更要求我們踏踏實(shí)實(shí)地做下去�！崩顝呐e坦言。