纤维的发展方向

纤维的发展方向研制开发中的仿生纤维成都纺织高等专科学校染化系郑光洪仿生纤维基本原理利用生物的结构和性质，为工程技术提供新的设计思想及工作原理的仿生学，在20世纪60年代开始发展，介于生物科学与工程技术科学之间的边缘学科基础是模仿：模仿生命系统的构造和工作原理，例如模仿鱼尾，在船只的后部装上舵，解决船定向问题；模仿鸟的翅膀，设计出了飞机的机翼；根据昆虫的嗅觉器官将化学反应转化为电信号，研制出灵敏的气体分析仪；模仿人脑神经元的结构及其功能，开发具有逻辑推理能力的人工神经网络系统，等等。仿生纤维基于仿生科学而进行的各种新型材料的开发和研究正在各个领域广泛开展，纺织纤维工业也不例外、尽管生物的组织结构和功能非常精密并难以捉摸，然而，一但了解到结构与功能的联系方式，就可以在纺织纤维工业方面复制出所要求的具有生物功能的纤维产品，从而探索并开发与生物界对应的仿生纤维和仿生纺织产品。1荷叶结构与超级防水织物荷叶现像与结构：水滴在荷叶上能聚成球形并四处滚动、经仔细观察，可以发原因：荷叶表面有大量的微细凹凸结构其表面均被一层表面张力很小的蜡状物质所覆盖，水滴不能进入荷叶内部，水在荷叶上形成水珠将空气密封在荷叶表面的凹坑里，覆盖在荷叶凹凸表面上的蜡状物质与空气之间的复合界面起到了支撑水的作用用超细纤维模拟荷叶结构特征制成了具有类似荷叶结构的织物、不仅有防水性，还兼具透湿性和透气性，可用于室外运动服、普通服装及工业纺织品和感觉更为舒适的滑雪服2蝴蝶翅膀与金属光泽亚马逊河流域的闪峡蝶周身闪烁一种钻蓝色的色彩，具有金属般的光泽，被认为是最美丽的蝴蝶、闪峡蝶翅膀的鳞片上平行而整齐地排列着板状物，它们之间相距约0.7um、这种板状物高约2um，两侧有类似蕨类植物叶状的细小突起、经对这种蝴蝶的仔细观察和对其翅膀形态结构的多次研究，发现当光线射在蝴蝶翅膀的鳞片上时，大部分入射光进入狭缝，在壁内部不断反射、折射、于涉，并增大幅度，产生鲜明的深色光泽.闪峡蝶的鳞片结构可以增加蓝色光波长的振幅，从而使相应的色彩更加鲜艳、更加深浓、据此科学家们仿照闪峡蝶翅膀的结构形态，开发出多层扁平纤维织物：这种纤维用两种不同热收缩率的聚酯混合熔融纺丝后进行热处理，并每隔0.2－0.3mm周期性地形成一个扭曲螺旋的纤维，用这种螺旋纤维织成织物后，可使入射光在纤维的平行部与垂直部来回折射，产生深浓闪烁的金属般的鲜艳光泽、用这种纤维织成的面料，不但有鲜艳的闪色效果，而目还有柔软和褶皱精美的特点，适于制作衬衫和外套，可赋予其新的观感。3蛾的角膜与超微坑纤维超微坑纤维：模仿夜蛾角膜而获得的一种具有深色光泽的纤维，纤维的色彩除自另发光外还取决于光的反射、穿透、吸收三要素。纤维色泽深度与材料的折射率、纤维纤度、截面形状和纤维的表面形态等有关、夜蛾基本性能属于夜间活动的昆虫：能够逃过具有超声波射线器官的蝙幅的追捕原因：夜蛾的角膜表面整齐地排列着微细圆锥状的突起结构，能够防止夜晚微弱光反射的损失，使光线穿透眼角膜球晶体，从而及时察觉由蝙幅发出的超声波射线而逃脱追捕；像靖蜒和蜜蜂这种白天活动的昆虫却没有这种结构。所以，当在纤维表面制成像夜蛾角膜那样的突起结构，即形成每平方厘米10亿个微坑的凹凸结构后，纤维表面能够导致入射光呈散射状，从而增加纤内部对入射光的吸收而减少光的反射率，提高黑色感。由于这种结构表面可使正反射光减少，结果纤维织物的色泽加深，精度提高了4会呼吸的纤维人体生物化学：人体运动时，由于机体代谢加强，体内氧的消耗和二氧化碳的生长都在增加。其增加程度取决于骨骼肌活动的速率和强度、甚至在轻度运动刚开始，体能消耗即立即增加，而摄入的氧却不能立即增加到完全由氧化供能所需要的量，尤其是在极剧烈的运动中，如果氧不能得到及时补充，运动终将不能持久进行。当然，通过锻炼可以提高机体的运动能力、但如果能为运动员提供一个充满新鲜氧的活动环境，随时为运动员补充运动中消耗的氧，那么，这个运动员一定有希望获得奥运会长跑的冠军。具有呼吸功能的纤维的开发原理：将类似于血液中对于呼吸作用有贡献的血红肌辅基的功能色素—扑琳化合物作为诱导体，以染色的方法大量固着于纤维高分于材料的表面，由于这种特殊功能色素具有与植物的光合成化合物叶绿素相似的机能，回此，当它们固着在高分于纤维表面时，可利用纤维材料所具有的柔软和巨大表面积，充分吸收空气中的水分或人体汗液，当碰到光时被纤维材料所吸附的水分即可被分解，从而产生或建立形成氧的体系。将这样的纤维织物穿在身上，加之周围适当的温度，身体表面就会获得新鲜的氧，并通过人体皮肤布满的毛细管不断向血液输送。在织物表面通过金属卟啉功能色素赋予纤维织物制造或建立氧气系统的纤维正处于进一步的研究之中，人们有希望借助这种纤维织物改善呼吸系统，从而为提高运动员的运动速率奠定基础，也为延长人体皮肤的寿命，保持皮肤弹性，留住青春魅力提供一条有效的途径。5变色龙与变色纤维变色龙：会随环境变化而改变自身颜色的动物。变色原理：变色类型涉及到受光、热、液体、压力、电子射线等的作用而产生显色、消色或变色；光敏变色：当外部刺激源为光时称光敏变色；热敏变色：外部刺激源为热时称热敏变色；与此类似的还有湿敏变色、压敏变色、光电变色等等；目前，巳开发包括感光或感温的可逆变色和湿敏变色的视觉纤维；光色现象的产生：因为光可使某些化合物发生光裂解反应，导致能量状态发生变化，化合物分子分解成离子或游离基，或发生氧化还原反应。典型的化合物有螺环吡喃系统和偶氮苯系统化合物、最近又研制出了更稳定的螺环磺胺异错系统化合物，它使感光变色纤维织物在应用过程中的显色性、快速光致变色性以及洗涤牢度更为优良。美国已开发野战用伪装衣.湿敏变色利用反光显色的采光珍珠与遇水产生透明感的二氧化硅混合制成的泳装己在日本市场销售；变色远离：二氧化硅在干燥状态下可反射光线，泳装显现深色，但在潮湿或遇水后，二氧化硅变成透明，此时采光珍珠显色，从而获得变色效果，达到体现人体线条美的服饰要求高科技纤维得展望科学技术的迅猛发展，己成功地开发出了众多新型纤维，纤维科学从单纯的“模仿”向“创造”发展、而使模仿生物界生物体系复杂、致密的功能和成形机理的新型功能纤维将不断被开发出来、这是主导21世纪纤维及纺织工业的发展方向。由于高科技的更新，大量赋予更高智能遥控功能的纤维，如具有信息转换功能、光电功能、导电功能、能源转换功能、生物体相溶功能的纤维新品种，必将在未来的电子、能源及生命科学等各技术领域发挥巨大作用。这些新功能纤维的设计和开发所必备的基础研究是21世纪纤维科学工作者正在研究、开发的课题。21世纪，是高度信息化的时代，也是使人类崇尚、转向智慧与文化的时代，纤维纺织产业必将进入一个新的感性时代，纤维、纺织、服装的发展也将会转向更加重视与人类生产相适应的软体包装系统工程，其研究范畴将融汇人类的生活美学、生活文化、生活工程、感性工程以至于人类科学等，为人类提供尽善尽美的衣着服饰，满足人类社会寻求舒适生活的需要。谢谢各位！