新材料織就復興夢

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。”這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，還是織造技術來說，我國紡織業都具有悠久的歷史，并且不斷在紡織技術上做出重大的改革和創新，從而在世界紡織史上創造出了輝煌的成果。

隨著時代的發展和科技的進步，紡織技術也日新月異。作為新材料產業的重要組成部分，產業用紡織品不同于一般的服裝用和家用紡織品，而是經過專門設計的、具有工程結構特點的紡織品，具有技術含量高、產品附加值高、勞動生產率高、產業滲透面廣等特點，目前不僅廣泛應用于民生產業，而且在國家戰略安全中發揮著重要的作用，已經成為醫療衛生、安全防護、環境保護、基礎設施建設、新能源、航空航天、國防軍工等行業的戰略支撐力量。

據聯合國預測，到2050年，全球紡織纖維加工總量預計將達到2.53億噸，其中，產業用紡織品加工量將達到1.7億噸，占比達到67.4%，未來發展空間巨大，所以，其發展水平也成為衡量一個國家紡織工業綜合競爭力的重要標志之一。

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。無論是一次性醫用口罩，還是醫用防護口罩都是“一罩難求”。但是大多數人沒有料到，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。究其原因，作為口罩核心材料的熔噴布成為了口罩擴產的最大瓶頸。

“別小看這方寸之間，卻蘊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，是生產醫用口罩和N95口罩的關鍵性材料。一般醫用性口罩主要由三層構成（SMS），內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），利用超細纖維的網狀結構和靜電吸附病毒粉塵、飛沫，起到阻隔和防護作用?！?/p>

程博聞介紹道，熔噴布的質量決定著口罩的質量，用于醫用口罩的熔噴無紡布對產品質量、性能、過濾效率等有著嚴格要求。纖維絲的細度和駐極處理是熔噴布技術的關鍵，纖維太細，阻力就大，影響呼吸。駐極技術讓纖維表面帶上靜電，吸附細微顆粒物，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，是行業一直努力攻克的難點。

醫衛防護材料是應對疫情、災害的重要戰略物資和民生健康產業急需的關鍵材料，而一直以來，在產業用紡織品中不可或缺的高品質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品的研究與開發。他帶領著科研團隊開展改性與功能纖維的研究，開發出了導電纖維、抗菌纖維、納微復合纖維、駐極體纖維等；利用功能纖維開發出了相關紡織和非織造產品，涉及醫用衛生材料與醫用隔離服、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，程博聞團隊都做了大量的工作，申請和獲得了近百項專利，開發了多個產品，實現了工業化生產，取得了很好的經濟效益和社會效益，對提升我國纖維和紡織產業的國際競爭力具有重要意義，也有力地推動了產業用紡織品的科技進步。

長久以來，熔噴纖維及制品的力學、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用效果。為此，程博聞帶領著創新團隊，以復合技術為核心，通過產品結構設計與調控，高新技術滲透與融合，向“點、線、面”多維度復合型熔噴非織造材料的關鍵制備技術發起“沖鋒”。

程博聞的團隊項目攻關形成了納米摻雜、短纖插層、層間復合和雙組分熔噴等4項核心技術。其中，納米摻雜耐久駐極復合熔噴制備技術，解決了納米粒子在超細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合熔噴制備技術，解決了熔噴非織造材料同時兼備低阻與高容塵和蓬松柔軟與高回彈的技術難點；在線噴射纖維狀熱熔膠的織物層間復合裝置及技術，彌補了單一熔噴非織造材料抗拉、耐磨等力學及過濾精度不高等不足，開發出高強耐磨復合熔噴非織造保暖材料及孔徑梯度分布復合熔噴聚乳酸環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，成功攻克了國產PP/PET雙組分復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權的熔噴納微纖維非織造材料制備技術。在此基礎上，程博聞團隊還利用自行設計的納米摻雜駐極技術，開發出耐久駐極雙組分復合熔噴納微纖維非織造高效過濾材料。測試結果表明，熔噴納微纖維非織造材料其纖網抗壓、壓縮回彈、過濾阻力等產品性能均超越了國際通用的美國3M公司標準。

目前該特性材料及制備技術已被廣泛用于醫用防護、軍用保暖、汽車隔音和吸油材料等多個領域，產品也遠銷日本、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。

攀登紡織產業科技高峰

目前，紡織科技創新需要多學科、多領域的交叉融合已成為業內共識。程博聞多年來一直堅持要在充分發揮技術紡織品的“高、精、尖”特長方面下工夫，走差異化、高端化發展之路，加快我國由紡織大國向紡織強國轉變的進程。

由中國制造到中國創造，雖然只有一字之差，但在程博聞看來，其間的技術含量和實力內涵卻是天壤之別。與其他很多制造產業一樣，高端裝備和關鍵部件是制約紡織產業發展的一個掣肘?！氨热鐒偛盘岬降目谡?，我們雖然擁有了熔噴布的制備技術，但是像熔噴模頭這些核心設備仍然需要進口，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難以增產的重要原因！”程博聞進而說道，“中國的新材料要想打一場翻身仗，不看別人臉色行事，想在產業化的道路上取得關鍵性突破，除了自主創新，擁有核心技術和設備之外，沒有別的路徑可走！”

曾經，很多企業的決策者頭腦中固守著一種“想提高技術就要引進國外設備”的觀念，于是爭先選擇引進國外先進的設備。但程博聞始終認為，一家企業可以從市場上買到最好的裝備，但有一樣東西是買不到的，那就是自己的學習和創新能力。行業技術每一天都在進步，唯有掌握核心技術，才能在激烈的市場競爭中擁有話語權。

“只有踏踏實實先把機理弄清楚了，研究吃透了，隨著社會發展的需求，它的作用才會一點一點呈現出來?！背滩┞劮磸蛷娬{，“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的向前發展?！?/p>

為了這個目標，這些年來，程博聞長期從事纖維新材料和產業用紡織品的科研與教學工作，圍繞我國在環境保護、醫療衛生、國防、先進能源等領域對高性能產業用紡織品及其應用技術的重大需求，以產業紡織品應用為重點，無時無刻不在思考和解決著困擾中國紡織產業的實際問題。

——在新型非織造材料設計與開發方向，基于高速氣流拉伸成形機理開發出溶液噴射紡和靜電溶液噴射紡規模化微納米纖維生產成套裝置，解決了傳統微納米纖維制備技術制備效率低的難題，取得了微納米纖維規?；苽浼夹g的突破，開發出高效空氣過濾器、質子交換膜、超級電容器電極等用的納米纖維制品，為我國環境治理、個體防護和新能源產業等領域提供了高性能材料；開發了PPS纖維熔融紡絲技術和PPS纖維的渦流紡紗工藝，突破了隔膜多級孔結構的力-溫協同調控技術，實現了大尺寸PPS纖維織物型隔膜的規?；苽洌晒μ娲宋鞣较拗剖褂玫膫鹘y石棉纖維水電解隔膜，解決我國傳統石棉隔膜存在的環境污染、電解能耗高、氣體純度低、運行不穩定等技術難題，為電能轉化為清潔的氫能提供了非常關鍵的材料，水電解設備大量出口歐洲。此外，實現了柔性無機納米纖維隔熱非織造材料的產業化。

——在纖維材料設計和制備方向，程博聞團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與技術難題，揭示了功能組分對纖維性能的影響規律，形成了功能纖維復合紡絲設備與生產線設計、生產、產品性能評價等成套產業化集成技術，實現了復合導電纖維的產業化，復合導電纖維技術指標均達到國際先進水平，打破了國外技術的封鎖和壟斷，填補了國內相關技術領域的空白，開發出多種導電纖維功能面料和制品，對我國新型功能纖維的開發具有重要的推動作用。

——中空纖維反滲透膜技術屬于膜領域中少數的“卡脖子技術”之一，技術難度最大，在高端分離領域具有重大的戰略意義。程博聞帶領的產學研交叉團隊針對國產中空纖維/卷式反滲透膜存在的諸多缺點和不足，從原材料改性、工藝優化、設備開發等方面突破改性反滲透膜產業化關鍵技術，開發出新型耐氯、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業化制備關鍵技術，建成了國內首條具有自主知識產權的規模化制備中空纖維反滲透膜及膜組件的生產線，形成了成套技術并實現了規?；瘧茫蚱屏藝庠诜礉B透膜制備領域的技術壟斷，有力地提升了我國反滲透膜制備及應用技術水平。

…………

儒雅的程博聞在科研過程中卻是大家公認的“拼命三郎”，他從來沒有把科研當作一種工作，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，永遠在加班，永遠在拼命。別人的人生里，有娛樂，有休息，有調整，而他的人生里，只有科研！

正是在他的這種精神引領下，程博聞團隊在產業用纖維材料、非織造材料和功能紡織品等方面緊密合作共同攻關，承擔了國家原“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權并達到國際先進水平的研究成果。

不懈努力 為國育才

國家科學技術進步獎二等獎3項，中國紡織工業聯合會科技進步獎一等獎4項，上海市科技進步獎一等獎1項，天津市科技進步獎一等獎2項、二等獎2項、技術發明獎二等獎2項，中國專利優秀獎2項，中國紡織行業專利金獎1項；“百千萬人才工程”國家級人選、全國中青年突出貢獻專家、國務院政府特殊津貼專家、全國紡織科技創新領軍人才、中國紡織學術大獎、中國紡織學術帶頭人、全國優秀科技工作者、全國五一勞動獎章獲得者、改革開放40年中國紡織行業突出貢獻人物和全國創新爭先獎……幾十年下來，程博聞可謂榮譽加身，但是面對獲獎和贊譽，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展有所貢獻。成績的取得要歸功于整個團隊，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"/>

勇于擔當，實業興國。出生于20世紀60年代的程博聞，內心深處有著那一代人所特有的情懷和使命感。當年，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，程博聞愈發重視起紡織科技人才梯隊的完善和建設。長久以來，他一直把人才培養視作學科長遠發展的一個重要工作。早在2005年，程博聞就參與到了我國最早開設的非織造材料與工程專業中，時至今日已經培養了一大批優秀的本、碩、博畢業生。在他看來，中國要由紡織大國轉變為紡織強國，人才培養的壓力巨大。如何建立起良性循環的、滿足不同層次需求的人才梯隊，如何充分激發人才的創新和創造能力，是行業當前面臨的難題。

程博聞希望能夠形成一支具有國際水準的團隊：“我希望能激發出年輕人的興趣，培養他們的獨立創新精神，鼓勵他們發現新現象、新規律，使他們能建立起正確的科研態度，而不僅僅是以發表論文來做為最終科研目標?！?/p>

溫文爾雅的程博聞在帶學生時也有自己嚴厲的一面。“做我的學生，首先你要有為國家做貢獻的決心。其次，學術上決不能馬馬虎虎，要做到精益求精。”程博聞的“嚴格”是為了能夠培養學生的獨立思考能力和對待科研的韌性。他希望學生們明白，做學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。新材料研究領域一頭深深扎根于基礎研究，另一頭則與廣泛的社會需求緊密相連，可以和任何行業相結合，大有用武之地。

恩格斯曾經說，一個市場需求往往比十所大學更能拉動社會進步。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，讓它去實現價值。在他看來，停留在紙面上的發明和專利只有把它應用起來，使我們有機會將科技成果更好地服務于社會，價值才能真正實現。

“凡是成功的科研項目，必然是學校和企業雙方共同緊密合作的結果?！背滩┞劷忉尩?，學校擁有理論基礎等科研優勢，而企業擁有裝備資金等開發優勢?！爱a學研”的緊密結合，使學校與企業搭建了一個良好的平臺，可以一展身手。

如今，身為天津科技大學副校長的程博聞堅定地認為，學校應該創造有利條件，豐富學生的基礎知識構成，各學科之間要實現有機融合，通過學科交叉實現創新。他還主張，紡織行業的科技創新，絕不能僅僅局限于行業內部，要博采眾長，利用數學、化學、大數據、人工智能等其他行業的最新成果以及可借鑒的成功發展模式，以促進行業發展。

程博聞認為，中國紡織業從大到強，尚需幾代人的不懈努力。目前產業化的紡織科研成果，多數是從十多年甚至二十年前開始逐漸積累起來的，如果今天的基礎研究不能有效開展，今后的行業科技進步將難以為繼。所以，繁忙的科研和公務并沒有讓程博聞遠離講臺，他仍然堅持給幾個院系的本科生們上課?！罢n程雖然不多，但是能和學生們有接觸，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“建立了以紡絲成網為核心技術的新型非織造材料制備體系，引領相關理論、技術與產業的發展；突破了功能纖維一系列關鍵制備技術，建立了成套產業化集成技術，實現了國產功能纖維生產技術的提升，以及推進專業、學科建設與人才培養，參與國家、區域和行業的發展規劃研究”，程博聞實至名歸地獲得了2020年度的何梁何利基金科學與技術創新獎。

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，科技創新與成果轉化一刻都不能懈怠。學校課程、學科建設、國際會議、學術研討、科學普及、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業，他都看作是自己的事情，不計回報，不計得失。

曾經有一首歌唱得好：“金梭和銀梭，日夜在穿梭，看誰織出最美的生活?！币慌忠慌目蒲腥藛T和紡織產業界的前輩們在實業報國的指引下，砥礪前行，開創和壯大著中國民族紡織產業，織就了生生不息的錦繡華章。時間走到今天，科技愈發成為紡織行業發展的根本，決定著行業的高度和方向。去年，程博聞調入天津科技大學后，作為輕工技術與工程學科的學術帶頭人，他將聚焦紡織與輕工學科的交叉，開展生物質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新團隊手上，在這條振興民族新材料產業，讓中國紡織科技的核心技術和關鍵裝備徹底擺脫國外勢力的牽制，實現中華民族偉大復興夢的道路上，他們正風雨兼程，昂首前行！