新材料織就復(fù)興夢

蔡巧玉

方寸之間的高科技

“桂布白似雪，吳綿軟于云。布重綿且厚，為裘有余溫?！边@是唐代大詩人白居易記錄的《新制布裘》詩中的幾句。無論從織造原料，還是織造技術(shù)來說，我國紡織業(yè)都具有悠久的歷史，并且不斷在紡織技術(shù)上做出重大的改革和創(chuàng)新，從而在世界紡織史上創(chuàng)造出了輝煌的成果。

隨著時代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，紡織技術(shù)也日新月異。作為新材料產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，產(chǎn)業(yè)用紡織品不同于一般的服裝用和家用紡織品，而是經(jīng)過專門設(shè)計的、具有工程結(jié)構(gòu)特點的紡織品，具有技術(shù)含量高、產(chǎn)品附加值高、勞動生產(chǎn)率高、產(chǎn)業(yè)滲透面廣等特點，目前不僅廣泛應(yīng)用于民生產(chǎn)業(yè)，而且在國家戰(zhàn)略安全中發(fā)揮著重要的作用，已經(jīng)成為醫(yī)療衛(wèi)生、安全防護(hù)、環(huán)境保護(hù)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、新能源、航空航天、國防軍工等行業(yè)的戰(zhàn)略支撐力量。

據(jù)聯(lián)合國預(yù)測，到2050年，全球紡織纖維加工總量預(yù)計將達(dá)到2.53億噸，其中，產(chǎn)業(yè)用紡織品加工量將達(dá)到1.7億噸，占比達(dá)到67.4%，未來發(fā)展空間巨大，所以，其發(fā)展水平也成為衡量一個國家紡織工業(yè)綜合競爭力的重要標(biāo)志之一。

以2020年新冠肺炎疫情為例。一場疫情打亂了我們的生活。隨著疫情在全球不斷蔓延，口罩用量需求激增。無論是一次性醫(yī)用口罩，還是醫(yī)用防護(hù)口罩都是“一罩難求”。但是大多數(shù)人沒有料到，平時看起來并不起眼的小小口罩，卻難住了世界上眾多的國家與企業(yè)。究其原因，作為口罩核心材料的熔噴布成為了口罩?jǐn)U產(chǎn)的最大瓶頸。

“別小看這方寸之間，卻蘊(yùn)含著極高的科技含量。”研究了半輩子紡織科技的天津科技大學(xué)副校長程博聞教授告訴記者，“熔噴布被稱作口罩的‘心臟，是生產(chǎn)醫(yī)用口罩和N95口罩的關(guān)鍵性材料。一般醫(yī)用性口罩主要由三層構(gòu)成（SMS），內(nèi)外兩層均為紡粘層無紡布（S），中間的過濾層為熔噴無紡布（M），利用超細(xì)纖維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和靜電吸附病毒粉塵、飛沫，起到阻隔和防護(hù)作用。”

程博聞介紹道，熔噴布的質(zhì)量決定著口罩的質(zhì)量，用于醫(yī)用口罩的熔噴無紡布對產(chǎn)品質(zhì)量、性能、過濾效率等有著嚴(yán)格要求。纖維絲的細(xì)度和駐極處理是熔噴布技術(shù)的關(guān)鍵，纖維太細(xì)，阻力就大，影響呼吸。駐極技術(shù)讓纖維表面帶上靜電，吸附細(xì)微顆粒物，決定口罩阻擋病毒的能力，靜電保持時間越長越好。但這兩者又互為矛盾，低阻力且耐久駐極性，是行業(yè)一直努力攻克的難點。

醫(yī)衛(wèi)防護(hù)材料是應(yīng)對疫情、災(zāi)害的重要戰(zhàn)略物資和民生健康產(chǎn)業(yè)急需的關(guān)鍵材料，而一直以來，在產(chǎn)業(yè)用紡織品中不可或缺的高品質(zhì)熔噴非織造材料卻長期被國外壟斷。為了打破這一被動局面，程博聞從1983年開始，一直從事紡織纖維材料及其產(chǎn)品的研究與開發(fā)。他帶領(lǐng)著科研團(tuán)隊開展改性與功能纖維的研究，開發(fā)出了導(dǎo)電纖維、抗菌纖維、納微復(fù)合纖維、駐極體纖維等；利用功能纖維開發(fā)出了相關(guān)紡織和非織造產(chǎn)品，涉及醫(yī)用衛(wèi)生材料與醫(yī)用隔離服、高效駐極熔噴非織造布過濾材料、高溫過濾材料、高級電子儀器擦布、電池隔膜材料、隔音材料、保暖材料、保健服裝及其他功能紡織品。無論是在制造方法上，還是在理論方面，程博聞團(tuán)隊都做了大量的工作，申請和獲得了近百項專利，開發(fā)了多個產(chǎn)品，實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，對提升我國纖維和紡織產(chǎn)業(yè)的國際競爭力具有重要意義，也有力地推動了產(chǎn)業(yè)用紡織品的科技進(jìn)步。

長久以來，熔噴纖維及制品的力學(xué)、壓縮回彈、通透、駐極電荷儲存等問題都難以解決，并在一定程度上影響了熔噴非織造材料的應(yīng)用效果。為此，程博聞帶領(lǐng)著創(chuàng)新團(tuán)隊，以復(fù)合技術(shù)為核心，通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計與調(diào)控，高新技術(shù)滲透與融合，向“點、線、面”多維度復(fù)合型熔噴非織造材料的關(guān)鍵制備技術(shù)發(fā)起“沖鋒”。

程博聞的團(tuán)隊項目攻關(guān)形成了納米摻雜、短纖插層、層間復(fù)合和雙組分熔噴等4項核心技術(shù)。其中，納米摻雜耐久駐極復(fù)合熔噴制備技術(shù)，解決了納米粒子在超細(xì)纖維基體中均勻分散、相容和相疇尺寸控制問題；短纖插層高彈耐壓復(fù)合熔噴制備技術(shù)，解決了熔噴非織造材料同時兼?zhèn)涞妥枧c高容塵和蓬松柔軟與高回彈的技術(shù)難點；在線噴射纖維狀熱熔膠的織物層間復(fù)合裝置及技術(shù)，彌補(bǔ)了單一熔噴非織造材料抗拉、耐磨等力學(xué)及過濾精度不高等不足，開發(fā)出高強(qiáng)耐磨復(fù)合熔噴非織造保暖材料及孔徑梯度分布復(fù)合熔噴聚乳酸環(huán)保型非織造精密過濾材料；雙組分熔噴納微纖維非織材料制備技術(shù)，成功攻克了國產(chǎn)PP/PET雙組分復(fù)合熔噴納微纖維非織造材料制備工藝，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的熔噴納微纖維非織造材料制備技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，程博聞團(tuán)隊還利用自行設(shè)計的納米摻雜駐極技術(shù)，開發(fā)出耐久駐極雙組分復(fù)合熔噴納微纖維非織造高效過濾材料。測試結(jié)果表明，熔噴納微纖維非織造材料其纖網(wǎng)抗壓、壓縮回彈、過濾阻力等產(chǎn)品性能均超越了國際通用的美國3M公司標(biāo)準(zhǔn)。

目前該特性材料及制備技術(shù)已被廣泛用于醫(yī)用防護(hù)、軍用保暖、汽車隔音和吸油材料等多個領(lǐng)域，產(chǎn)品也遠(yuǎn)銷日本、美國、英國、俄羅斯等國，不僅保障了我國國民在此次疫情中安然度過“口罩荒”的困局，也為世界抗疫做出了貢獻(xiàn)。

攀登紡織產(chǎn)業(yè)科技高峰

目前，紡織科技創(chuàng)新需要多學(xué)科、多領(lǐng)域的交叉融合已成為業(yè)內(nèi)共識。程博聞多年來一直堅持要在充分發(fā)揮技術(shù)紡織品的“高、精、尖”特長方面下工夫，走差異化、高端化發(fā)展之路，加快我國由紡織大國向紡織強(qiáng)國轉(zhuǎn)變的進(jìn)程。

由中國制造到中國創(chuàng)造，雖然只有一字之差，但在程博聞看來，其間的技術(shù)含量和實力內(nèi)涵卻是天壤之別。與其他很多制造產(chǎn)業(yè)一樣，高端裝備和關(guān)鍵部件是制約紡織產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個掣肘?！氨热鐒偛盘岬降目谡郑覀冸m然擁有了熔噴布的制備技術(shù)，但是像熔噴模頭這些核心設(shè)備仍然需要進(jìn)口，而且供貨周期和組裝時間都比較長，這就成為了影響熔噴布短期內(nèi)難以增產(chǎn)的重要原因！”程博聞進(jìn)而說道，“中國的新材料要想打一場翻身仗，不看別人臉色行事，想在產(chǎn)業(yè)化的道路上取得關(guān)鍵性突破，除了自主創(chuàng)新，擁有核心技術(shù)和設(shè)備之外，沒有別的路徑可走！”

曾經(jīng)，很多企業(yè)的決策者頭腦中固守著一種“想提高技術(shù)就要引進(jìn)國外設(shè)備”的觀念，于是爭先選擇引進(jìn)國外先進(jìn)的設(shè)備。但程博聞始終認(rèn)為，一家企業(yè)可以從市場上買到最好的裝備，但有一樣?xùn)|西是買不到的，那就是自己的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力。行業(yè)技術(shù)每一天都在進(jìn)步，唯有掌握核心技術(shù)，才能在激烈的市場競爭中擁有話語權(quán)。

“只有踏踏實實先把機(jī)理弄清楚了，研究吃透了，隨著社會發(fā)展的需求，它的作用才會一點一點呈現(xiàn)出來。”程博聞反復(fù)強(qiáng)調(diào)，“我們要站在國家的視角，知道國家的痛點在哪里，同時能夠因地制宜，結(jié)合國家的需求融會貫通，才能讓我們的科研成果帶動起整個行業(yè)的向前發(fā)展?！?/p>

為了這個目標(biāo)，這些年來，程博聞長期從事纖維新材料和產(chǎn)業(yè)用紡織品的科研與教學(xué)工作，圍繞我國在環(huán)境保護(hù)、醫(yī)療衛(wèi)生、國防、先進(jìn)能源等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅墚a(chǎn)業(yè)用紡織品及其應(yīng)用技術(shù)的重大需求，以產(chǎn)業(yè)紡織品應(yīng)用為重點，無時無刻不在思考和解決著困擾中國紡織產(chǎn)業(yè)的實際問題。

——在新型非織造材料設(shè)計與開發(fā)方向，基于高速氣流拉伸成形機(jī)理開發(fā)出溶液噴射紡和靜電溶液噴射紡規(guī)?；⒓{米纖維生產(chǎn)成套裝置，解決了傳統(tǒng)微納米纖維制備技術(shù)制備效率低的難題，取得了微納米纖維規(guī)?；苽浼夹g(shù)的突破，開發(fā)出高效空氣過濾器、質(zhì)子交換膜、超級電容器電極等用的納米纖維制品，為我國環(huán)境治理、個體防護(hù)和新能源產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域提供了高性能材料；開發(fā)了PPS纖維熔融紡絲技術(shù)和PPS纖維的渦流紡紗工藝，突破了隔膜多級孔結(jié)構(gòu)的力-溫協(xié)同調(diào)控技術(shù)，實現(xiàn)了大尺寸PPS纖維織物型隔膜的規(guī)?；苽?，成功替代了西方限制使用的傳統(tǒng)石棉纖維水電解隔膜，解決我國傳統(tǒng)石棉隔膜存在的環(huán)境污染、電解能耗高、氣體純度低、運行不穩(wěn)定等技術(shù)難題，為電能轉(zhuǎn)化為清潔的氫能提供了非常關(guān)鍵的材料，水電解設(shè)備大量出口歐洲。此外，實現(xiàn)了柔性無機(jī)納米纖維隔熱非織造材料的產(chǎn)業(yè)化。

——在纖維材料設(shè)計和制備方向，程博聞團(tuán)隊解決了纖維用納米功能材料制備、多相體系紡絲成形、纖維加工等系列科學(xué)與技術(shù)難題，揭示了功能組分對纖維性能的影響規(guī)律，形成了功能纖維復(fù)合紡絲設(shè)備與生產(chǎn)線設(shè)計、生產(chǎn)、產(chǎn)品性能評價等成套產(chǎn)業(yè)化集成技術(shù)，實現(xiàn)了復(fù)合導(dǎo)電纖維的產(chǎn)業(yè)化，復(fù)合導(dǎo)電纖維技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到國際先進(jìn)水平，打破了國外技術(shù)的封鎖和壟斷，填補(bǔ)了國內(nèi)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的空白，開發(fā)出多種導(dǎo)電纖維功能面料和制品，對我國新型功能纖維的開發(fā)具有重要的推動作用。

——中空纖維反滲透膜技術(shù)屬于膜領(lǐng)域中少數(shù)的“卡脖子技術(shù)”之一，技術(shù)難度最大，在高端分離領(lǐng)域具有重大的戰(zhàn)略意義。程博聞帶領(lǐng)的產(chǎn)學(xué)研交叉團(tuán)隊針對國產(chǎn)中空纖維/卷式反滲透膜存在的諸多缺點和不足，從原材料改性、工藝優(yōu)化、設(shè)備開發(fā)等方面突破改性反滲透膜產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)出新型耐氯、抗微生物污染改性中空纖維反滲透膜與新型抗微生物污染、易清洗的改性卷式反滲透膜產(chǎn)業(yè)化制備關(guān)鍵技術(shù)，建成了國內(nèi)首條具有自主知識產(chǎn)權(quán)的規(guī)模化制備中空纖維反滲透膜及膜組件的生產(chǎn)線，形成了成套技術(shù)并實現(xiàn)了規(guī)?；瘧?yīng)用，打破了國外在反滲透膜制備領(lǐng)域的技術(shù)壟斷，有力地提升了我國反滲透膜制備及應(yīng)用技術(shù)水平。

…………

儒雅的程博聞在科研過程中卻是大家公認(rèn)的“拼命三郎”，他從來沒有把科研當(dāng)作一種工作，而是視為自己生活的全部。了解他的人都清楚，他全年幾乎沒有休息日，每天忙到很晚，永遠(yuǎn)在加班，永遠(yuǎn)在拼命。別人的人生里，有娛樂，有休息，有調(diào)整，而他的人生里，只有科研！

正是在他的這種精神引領(lǐng)下，程博聞團(tuán)隊在產(chǎn)業(yè)用纖維材料、非織造材料和功能紡織品等方面緊密合作共同攻關(guān)，承擔(dān)了國家原“863”計劃、原“973”計劃、國家支撐計劃、國防科工局軍品配套項目、國家自然科學(xué)基金、天津市科委、中石化委等課題近百項，取得了多項具有自主知識產(chǎn)權(quán)并達(dá)到國際先進(jìn)水平的研究成果。

不懈努力 為國育才

國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎二等獎3項，中國紡織工業(yè)聯(lián)合會科技進(jìn)步獎一等獎4項，上海市科技進(jìn)步獎一等獎1項，天津市科技進(jìn)步獎一等獎2項、二等獎2項、技術(shù)發(fā)明獎二等獎2項，中國專利優(yōu)秀獎2項，中國紡織行業(yè)專利金獎1項；“百千萬人才工程”國家級人選、全國中青年突出貢獻(xiàn)專家、國務(wù)院政府特殊津貼專家、全國紡織科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、中國紡織學(xué)術(shù)大獎、中國紡織學(xué)術(shù)帶頭人、全國優(yōu)秀科技工作者、全國五一勞動獎?wù)芦@得者、改革開放40年中國紡織行業(yè)突出貢獻(xiàn)人物和全國創(chuàng)新爭先獎……幾十年下來，程博聞可謂榮譽(yù)加身，但是面對獲獎和贊譽(yù)，他對此卻十分看淡：“名利都是身外之物，重要的是對國家的發(fā)展有所貢獻(xiàn)。成績的取得要歸功于整個團(tuán)隊，我也只是他們其中的一員而已?！?img src="https://cimg.fx361.com/images/2021/04/20/qkimageskezxkezx202011kezx20201118-3-l.jpg"/>

勇于擔(dān)當(dāng)，實業(yè)興國。出生于20世紀(jì)60年代的程博聞，內(nèi)心深處有著那一代人所特有的情懷和使命感。當(dāng)年，報紙上一條天津石化將石油變成纖維再織成布的新聞，讓年輕的程博聞對科學(xué)充滿了興趣。鉆研“石油代替棉田”的魔法讓他走上了石化與紡織的科研之路，直到今天，依然不知疲倦地向前奔跑。

隨著年齡的增加，程博聞愈發(fā)重視起紡織科技人才梯隊的完善和建設(shè)。長久以來，他一直把人才培養(yǎng)視作學(xué)科長遠(yuǎn)發(fā)展的一個重要工作。早在2005年，程博聞就參與到了我國最早開設(shè)的非織造材料與工程專業(yè)中，時至今日已經(jīng)培養(yǎng)了一大批優(yōu)秀的本、碩、博畢業(yè)生。在他看來，中國要由紡織大國轉(zhuǎn)變?yōu)榧徔棌?qiáng)國，人才培養(yǎng)的壓力巨大。如何建立起良性循環(huán)的、滿足不同層次需求的人才梯隊，如何充分激發(fā)人才的創(chuàng)新和創(chuàng)造能力，是行業(yè)當(dāng)前面臨的難題。

程博聞希望能夠形成一支具有國際水準(zhǔn)的團(tuán)隊：“我希望能激發(fā)出年輕人的興趣，培養(yǎng)他們的獨立創(chuàng)新精神，鼓勵他們發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、新規(guī)律，使他們能建立起正確的科研態(tài)度，而不僅僅是以發(fā)表論文來做為最終科研目標(biāo)?！?/p>

溫文爾雅的程博聞在帶學(xué)生時也有自己嚴(yán)厲的一面?！白鑫业膶W(xué)生，首先你要有為國家做貢獻(xiàn)的決心。其次，學(xué)術(shù)上決不能馬馬虎虎，要做到精益求精?！背滩┞劦摹皣?yán)格”是為了能夠培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考能力和對待科研的韌性。他希望學(xué)生們明白，做學(xué)問搞科研不是為了成為一種謀生的手段，那樣是做不長久的，必須要有興趣和追求在里面。新材料研究領(lǐng)域一頭深深扎根于基礎(chǔ)研究，另一頭則與廣泛的社會需求緊密相連，可以和任何行業(yè)相結(jié)合，大有用武之地。

恩格斯曾經(jīng)說，一個市場需求往往比十所大學(xué)更能拉動社會進(jìn)步。程博聞也總思索著能把有潛力的科研成果盡快推到市場上去，讓它去實現(xiàn)價值。在他看來，停留在紙面上的發(fā)明和專利只有把它應(yīng)用起來，使我們有機(jī)會將科技成果更好地服務(wù)于社會，價值才能真正實現(xiàn)。

“凡是成功的科研項目，必然是學(xué)校和企業(yè)雙方共同緊密合作的結(jié)果?！背滩┞劷忉尩溃瑢W(xué)校擁有理論基礎(chǔ)等科研優(yōu)勢，而企業(yè)擁有裝備資金等開發(fā)優(yōu)勢。“產(chǎn)學(xué)研”的緊密結(jié)合，使學(xué)校與企業(yè)搭建了一個良好的平臺，可以一展身手。

如今，身為天津科技大學(xué)副校長的程博聞堅定地認(rèn)為，學(xué)校應(yīng)該創(chuàng)造有利條件，豐富學(xué)生的基礎(chǔ)知識構(gòu)成，各學(xué)科之間要實現(xiàn)有機(jī)融合，通過學(xué)科交叉實現(xiàn)創(chuàng)新。他還主張，紡織行業(yè)的科技創(chuàng)新，絕不能僅僅局限于行業(yè)內(nèi)部，要博采眾長，利用數(shù)學(xué)、化學(xué)、大數(shù)據(jù)、人工智能等其他行業(yè)的最新成果以及可借鑒的成功發(fā)展模式，以促進(jìn)行業(yè)發(fā)展。

程博聞?wù)J為，中國紡織業(yè)從大到強(qiáng)，尚需幾代人的不懈努力。目前產(chǎn)業(yè)化的紡織科研成果，多數(shù)是從十多年甚至二十年前開始逐漸積累起來的，如果今天的基礎(chǔ)研究不能有效開展，今后的行業(yè)科技進(jìn)步將難以為繼。所以，繁忙的科研和公務(wù)并沒有讓程博聞遠(yuǎn)離講臺，他仍然堅持給幾個院系的本科生們上課。“課程雖然不多，但是能和學(xué)生們有接觸，知道大家在想什么，可以從另外一個視角了解年輕人的想法和需求”，同時，在師生交流之間，他也把自己這么多年來的科研與人生經(jīng)驗毫無保留地分享給年輕人們。

2020年的秋天，由于“建立了以紡絲成網(wǎng)為核心技術(shù)的新型非織造材料制備體系，引領(lǐng)相關(guān)理論、技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；突破了功能纖維一系列關(guān)鍵制備技術(shù)，建立了成套產(chǎn)業(yè)化集成技術(shù)，實現(xiàn)了國產(chǎn)功能纖維生產(chǎn)技術(shù)的提升，以及推進(jìn)專業(yè)、學(xué)科建設(shè)與人才培養(yǎng)，參與國家、區(qū)域和行業(yè)的發(fā)展規(guī)劃研究”，程博聞實至名歸地獲得了2020年度的何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新獎。

獲獎后的程博聞，忙碌程度較之以前加了一個“更”字。在他心里，科技創(chuàng)新與成果轉(zhuǎn)化一刻都不能懈怠。學(xué)校課程、學(xué)科建設(shè)、國際會議、學(xué)術(shù)研討、科學(xué)普及、公益講座，更是填滿了他的工作日程，只要是為了中國的新材料紡織產(chǎn)業(yè)，他都看作是自己的事情，不計回報，不計得失。

曾經(jīng)有一首歌唱得好：“金梭和銀梭，日夜在穿梭，看誰織出最美的生活。”一批又一批的科研人員和紡織產(chǎn)業(yè)界的前輩們在實業(yè)報國的指引下，砥礪前行，開創(chuàng)和壯大著中國民族紡織產(chǎn)業(yè)，織就了生生不息的錦繡華章。時間走到今天，科技愈發(fā)成為紡織行業(yè)發(fā)展的根本，決定著行業(yè)的高度和方向。去年，程博聞?wù){(diào)入天津科技大學(xué)后，作為輕工技術(shù)與工程學(xué)科的學(xué)術(shù)帶頭人，他將聚焦紡織與輕工學(xué)科的交叉，開展生物質(zhì)纖維和高性能纖維功能紙的研究。接力棒傳到了程博聞和他的創(chuàng)新團(tuán)隊手上，在這條振興民族新材料產(chǎn)業(yè)，讓中國紡織科技的核心技術(shù)和關(guān)鍵裝備徹底擺脫國外勢力的牽制，實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興夢的道路上，他們正風(fēng)雨兼程，昂首前行！