從微納纖維邁向大纖維產(chǎn)業(yè)革命——訪2016啟明星、東華大學(xué)特聘教授王先鋒

從微納纖維邁向大纖維產(chǎn)業(yè)革命——訪2016啟明星、東華大學(xué)特聘教授王先鋒

采訪在東華延安西路校區(qū)學(xué)校圖書館對(duì)面的一幢二層小樓，門口掛著“現(xiàn)代紡織研究院”的牌子，小樓估計(jì)有50多年歷史，斑駁的外墻面透露出某種滄桑感；進(jìn)得內(nèi)室，特別是聽到和看到王先鋒為我們展示的與纖維有關(guān)的課題成果，頓時(shí)有某種跨時(shí)空的感覺。

（一）

王先鋒，1981年生，山東泰安人，青島大學(xué)紡織工程本科畢業(yè)，青島大學(xué)紡織工程碩士畢業(yè)，東華大學(xué)紡織材料與紡織品設(shè)計(jì)專業(yè)博士畢業(yè)，東華大學(xué)特聘教授

約王先鋒做啟明星采訪有幾個(gè)考慮，一是他在2016年入選啟明星中是相對(duì)年長(zhǎng)的一位，二是東華大學(xué)的啟明星我有幾年沒來拜訪了，第三個(gè)或許是更重要的緣由是近來國(guó)際上正在醞釀以革命性纖維發(fā)端的紡織業(yè)新變革，在此產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵時(shí)期訪問東華大學(xué)的啟明星應(yīng)該是恰當(dāng)?shù)摹２稍L王先鋒之前的一周他參加的一個(gè)研討會(huì)恰恰就是以大纖維為主題的。

1981年出生的王先鋒給人的第一印象是人高馬大，所以當(dāng)他介紹自己是山東泰安人氏時(shí)，感覺很吻合。王先鋒的家境一般，其父是鎮(zhèn)上的公務(wù)員，母親是普通工人，先鋒說由于他是家里唯一的男孩，所以孩時(shí)受到家人的寵愛多一些。

2001年高考，本想念醫(yī)學(xué)報(bào)考青島大學(xué)醫(yī)學(xué)院的王先鋒因考分不理想被調(diào)劑到該校紡織工程專業(yè)。當(dāng)時(shí)該專業(yè)大部分學(xué)生都是調(diào)劑來的。王先鋒說他考慮到青島有許多紡織企業(yè)，日后就業(yè)沒有問題所以就安定下來。這樣他就從本科一直念到碩士研究生畢業(yè)，所學(xué)的都是傳統(tǒng)紡織體系里的東西。

因青島大學(xué)沒有紡織學(xué)科博士點(diǎn)，導(dǎo)師推薦他報(bào)考東華大學(xué)俞建勇教授的博士，這樣2007年底就到了東華大學(xué)，并順利通過了博士入學(xué)考試。2008年9月入學(xué)后，王先鋒還見到了后來成為第二導(dǎo)師的丁彬教授。丁老師當(dāng)時(shí)剛從國(guó)外回來，即受聘東華教授，“剛從國(guó)外帶來新課題、新想法的丁老師很需要有興趣的學(xué)生一起參與。面試中我被丁老師選中，這樣我就成為他的學(xué)生之一。我的博士專業(yè)方向是紡織材料與紡織品設(shè)計(jì)。”

博士第二年進(jìn)入專業(yè)后，經(jīng)事先調(diào)研并多次征求二位導(dǎo)師意見，先鋒把自己博士論文課題方向定為：靜電紡微納米纖維材料的結(jié)構(gòu)調(diào)控及其在氣體傳感器中的應(yīng)用。確定這個(gè)方向是基于微納米纖維材料是國(guó)際上90年代才提出來的比較新的方向，二位導(dǎo)師都已有這方面的項(xiàng)目或課題，而且他們這個(gè)團(tuán)隊(duì)里已有3個(gè)博士和2個(gè)碩士一起在做這個(gè)方向的工作。

盡管已經(jīng)隔了好幾年，但說起這個(gè)課題，王先鋒如數(shù)家珍：“我這個(gè)方向和傳統(tǒng)的紡織工程有差異，屬于現(xiàn)代紡織的范疇。所謂微納米纖維的特點(diǎn)是纖維直徑更細(xì)，甚至可以細(xì)到20納米以下，相當(dāng)于一根頭發(fā)絲的幾千分之一。如此尺度纖維的納米效應(yīng)就更明顯，這就賦予這種材料以新的獨(dú)特性能，比如較高的比表面積、豐富的孔結(jié)構(gòu)，從而制成的傳感膜材料能提供更多的吸附位點(diǎn)，可檢測(cè)的物質(zhì)包括氣體、重金屬離子和生物分子等。相比納米顆粒材料，纖維的連續(xù)性和結(jié)構(gòu)都更勝一籌，更具有適應(yīng)性。”

王先鋒的研究成果噴發(fā)段集中在攻讀博士及在博后研究期間。在導(dǎo)師的鼓勵(lì)和對(duì)科研執(zhí)著的追求下，他全身心投入科研。攻博期間他先后發(fā)了20多篇SCI文章（當(dāng)時(shí)學(xué)校的要求是發(fā)一篇SCI就可以畢業(yè)），其中第一/共同第一作者為13篇。他的博士論文課題“靜電紡纖維膜的結(jié)構(gòu)調(diào)控及其在甲醛傳感器中的應(yīng)用研究”不僅獲得了“上海市優(yōu)秀博士學(xué)位論文”和“王善元全國(guó)紡織科學(xué)與工程一級(jí)學(xué)科優(yōu)秀博士學(xué)位論文創(chuàng)新教育獎(jiǎng)勵(lì)基金”，而且因其對(duì)于檢測(cè)甲醛、三甲胺等揮發(fā)性有機(jī)物檢測(cè)的獨(dú)有價(jià)值——微納米結(jié)構(gòu)、靈敏度更高，在王先鋒博士畢業(yè)后繼續(xù)有人接著做并且已做到產(chǎn)品階段，向外銷售。

事實(shí)上，微納纖維可以做的事情還有很多。王先鋒以他們制備出來的納米蛛網(wǎng)（直徑小于20納米）為例介紹說，這種超細(xì)結(jié)構(gòu)可以攔截更小的物質(zhì)，如此就可以在病毒過濾方面發(fā)揮作用。上述工作部分已發(fā)表在《納米技術(shù)》、《大分子快報(bào)》，并作為封面文章重點(diǎn)報(bào)道。由于前期工作具有一定的影響力，2013年，王先鋒受邀在雜志影響因子達(dá)31.08的《材料科學(xué)進(jìn)展》上撰寫長(zhǎng)達(dá)71頁的綜述文章。

除了論文高產(chǎn)出，先鋒說這三年最大收獲是有幸接觸兩位導(dǎo)師，“兩位導(dǎo)師各具魅力，俞老師高屋建瓴把握方向，而丁老師則以嚴(yán)實(shí)細(xì)密見長(zhǎng)。在兩位老師的帶領(lǐng)下，我能一直走在正確的道路上。”

（二）

在兩位導(dǎo)師的推薦下，王先鋒從2012年6月起到美國(guó)西弗吉尼亞大學(xué)，在華裔科學(xué)家李丙運(yùn)教授指導(dǎo)下做了兩年半的博士后研究，方向是多孔材料在二氧化碳吸附分離方面上的應(yīng)用，這是和美國(guó)能源部（DOE）合作的項(xiàng)目。

DOE的項(xiàng)目要求課題組人員每個(gè)月去做一次課題進(jìn)展匯報(bào)。一開始王先鋒是跟著去，沒多久，就由他為主匯報(bào)，幾乎每次匯報(bào)王先鋒都會(huì)去。對(duì)此先鋒這樣解釋：“這種匯報(bào)是很鍛煉人的經(jīng)歷。一般是8～9人的規(guī)模，主要是匯報(bào)人對(duì)自己的階段性工作做一個(gè)總結(jié)，同時(shí)為下一階段的工作做鋪墊。這個(gè)不斷讓我‘開口’講的工作，不僅鍛煉了我的英語和膽量，也讓我更自信了。”

在美國(guó)做博后研究的這段時(shí)間不但對(duì)王先鋒在科研思維上、科研的自信上有幫助，而且學(xué)術(shù)上的成長(zhǎng)也大大跨進(jìn)了一步。先鋒在西弗實(shí)驗(yàn)室的工作主要和二氧化碳吸附分離有關(guān)，他們是在燃煤電廠的排放管道中安放這種吸附材料來看吸附效果。先鋒說他回國(guó)后承擔(dān)的課題有相當(dāng)部分是延續(xù)了在西弗的工作，包括回國(guó)后申請(qǐng)到的國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目，就是結(jié)合美國(guó)實(shí)驗(yàn)室的工作和之前微納米纖維材料研究的產(chǎn)物。說到這里，王先鋒有點(diǎn)感嘆：二氧化碳捕集與封存的意義其實(shí)現(xiàn)在已經(jīng)越來越清楚了，這種技術(shù)被認(rèn)為是未來大規(guī)模減少溫室氣體排放、減緩全球變暖最經(jīng)濟(jì)和可行的方法。但可惜的是目前我們只做到吸附分離階段，下一階段的二氧化碳封存還未開展。而美國(guó)這方面的研究一直沒有中斷，目前他們已經(jīng)做到了把捕集到的二氧化碳?xì)怏w儲(chǔ)存到地下。

在美國(guó)兩年半時(shí)間，王先鋒發(fā)了10篇SCI文章，掌握了多孔材料吸附劑設(shè)計(jì)與制備技術(shù)，這些為他回國(guó)繼續(xù)從事這方面工作奠定了基礎(chǔ)。

（三）

2015年1月從西弗回國(guó)的王先鋒面臨歸屬的選擇。正好那時(shí)東華大學(xué)有個(gè)“特聘研究員計(jì)劃”，對(duì)符合條件的海歸學(xué)者直接給研究員、博導(dǎo)的身份，給予科研啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)150萬元，實(shí)驗(yàn)室條件也有匹配。差不多那時(shí)候青島大學(xué)也給這位校友發(fā)出邀請(qǐng)，條件也是直接成為教授和博導(dǎo)。“主要是感恩俞院士和丁老師的培養(yǎng)，同時(shí)也想留在大上海打拼，我婉言謝絕了青島大學(xué)的邀請(qǐng)。選擇了東華。”

回國(guó)第二年，王先鋒成功申請(qǐng)到上海市青年科技啟明星計(jì)劃，啟明星課題與環(huán)保型納米纖維防水透濕膜材料制備有關(guān)，是傳統(tǒng)紡織和現(xiàn)代紡織結(jié)合的課題，也與他前些年微納米纖維制備的工作有很大關(guān)聯(lián)。

王先鋒介紹說：“防水透濕膜是制備高檔戶外運(yùn)動(dòng)服（如登山服、沖鋒衣）和野外作戰(zhàn)服的重要功能膜材料。目前，商品化的防水透濕膜如美國(guó)Gore公司開發(fā)的Gore-Tex聚四氟乙烯膜，產(chǎn)品性能優(yōu)異，但對(duì)我國(guó)實(shí)行嚴(yán)格的技術(shù)壟斷。因此，啟明星這個(gè)課題，就是想打破Gore公司的技術(shù)壁壘，開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、高附加值的環(huán)保型納米纖維防水透濕膜材料。該課題對(duì)我國(guó)紡織工業(yè)的環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展以及推動(dòng)傳統(tǒng)防水透濕面料產(chǎn)業(yè)向現(xiàn)代紡織升級(jí)具有重要的意義。”

話題涉及到傳統(tǒng)紡織與現(xiàn)代紡織的結(jié)合，我因?yàn)榻衲暌詠韰⑴c了京滬地區(qū)一些專家自發(fā)組織起來的一個(gè)未來紡織工作組的活動(dòng)，故對(duì)這方面的話題也很感興趣。據(jù)工作組專家的研判，近年來國(guó)際上一些發(fā)達(dá)國(guó)家正在醞釀的、以革命性纖維引發(fā)的這場(chǎng)未來紡織業(yè)的革命，將影響和帶動(dòng)所有與纖維、織物有關(guān)的行業(yè)，深陷制造業(yè)不景氣和全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)的世界經(jīng)濟(jì)或許會(huì)因此而迎來轉(zhuǎn)機(jī)。工作組的建議是，這個(gè)大纖維產(chǎn)業(yè)國(guó)內(nèi)要趕緊布局了，尤其建議能首先在上海示范，理由之一是上海有發(fā)展大纖維產(chǎn)業(yè)的諸多有利條件：例如擁有纖維研究雄厚實(shí)力的東華大學(xué)就是上海發(fā)展大纖維產(chǎn)業(yè)的重要科技支撐。

我引出上述背景是想讓眼前的這位從事多年微納米纖維研究及制備的專家也對(duì)大纖維提出看法。到底是業(yè)內(nèi)專家，王先鋒馬上給予回應(yīng)：“我認(rèn)為國(guó)內(nèi)要做智能纖維（紡織品）這件事正是時(shí)候。美國(guó)、德國(guó)已經(jīng)意識(shí)到紡織纖維材料一旦和智能化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)連接起來，則這個(gè)全新的行業(yè)將影響到我們生活的方方面面。可穿戴柔性電子設(shè)備可以集成到衣物或整合到人體皮膚上，能夠隨時(shí)、隨地、隨意地獲取和分享肢體運(yùn)動(dòng)、脈搏心跳等多種信息，從而在人體運(yùn)動(dòng)捕捉、醫(yī)療健康監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域擁有巨大的應(yīng)用前景。但就目前來說該領(lǐng)域的研究還只是處于實(shí)驗(yàn)室階段，可穿戴智能紡織品或者說大纖維怎么設(shè)計(jì)和廣泛應(yīng)用是一個(gè)體系化的事。我現(xiàn)在做的微納米纖維材料和大纖維一定是有密切關(guān)系的。”

“國(guó)內(nèi)開展現(xiàn)代紡織符合實(shí)際，美德等眾多國(guó)家一直沒有忽視紡織的作用，現(xiàn)代紡織更強(qiáng)調(diào)功能化、智能化。如果可以把紡織、材料、光電子器件和機(jī)械等結(jié)合起來，把微納米纖維與傳感、通信、計(jì)算和儲(chǔ)能等功能結(jié)合，也許會(huì)挖掘出小纖維的大智慧。”王先鋒說道。

采訪到下午4點(diǎn)，接近2個(gè)半小時(shí)，準(zhǔn)備告辭時(shí)，先鋒的老師丁彬教授正好回來，我們又一起就大纖維這個(gè)話題聊了幾分鐘。到底都是東華人，一說到纖維的意義，丁教授立馬妙語連珠：“這個(gè)世界都是纖維編起來的，衣服是纖維是可編織的、鋼筋、建材乃至世間萬物本質(zhì)上都是纖維狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成的，因此可以說整個(gè)世界都是纖維編出來的。”

意猶未盡的我們相約就現(xiàn)代紡織和大纖維話題保持聯(lián)系，一起為上海大纖維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展盡我們的綿薄之力。

[江世亮、顧姚星采寫于2016.9.15]