Académicien Zhu Meifang: Le Tissage De Matériaux De Fibres Avancés Est Une Bonne Vie

La photo montre la ligne de production intelligente textile de Qingdao YIFA saxo Textile Co., Ltd. Qui produit des fibres haut de gamme.Photo de Liang Xiaopeng (Xinhua UNRISD)

En juin 2024, le drapeau rouge à cinq étoiles porté par l'atterrisseur Chang'e - 6 a été déployé avec succès sur le dos de la lune, cette teinte brillante de "rouge de Chine" tissée à partir de filaments tirés de basalte représente la pointe technologique des matériaux fibreux.Dès les temps anciens, les humains ont commencé à utiliser des matériaux fibreux naturels tels que la fourrure animale, l'écorce et les feuilles d'herbe pour fabriquer des vêtements contre le froid.Les matériaux fibreux qui se développent en même temps que la société humaine sont en train de changer de look grace à une série de nouvelles technologies, passant du tissu pour la couture des vêtements aux matériaux de base avancés qui servent à la fois les vêtements, les habitudes alimentaires et la production de tous les aspects de la vie.

　　Une technologie pratique ? du même age ? que l’homme, toujours en train de développer des innovations

La technologie des matériaux fibreux est née d'un besoin pratique.Avec la dégradation progressive des poils du corps, les humains ont appris à extraire les fibres des plantes et des animaux tels que le lin, le coton, la laine et la soie pour les raffiner en un tissu plus doux et plus durable.Dans l'Inde ancienne, le coton était tissé en tissu, qui s'est répandu dans le monde entier;Les anciens égyptiens fabriquaient des vêtements en lin;La soie chinoise n'est pas seulement pratique et esthétique, mais elle sert également de lien pour former la route de la soie qui communique avec le monde, favorise le développement du commerce et les échanges de civilisations.Ces fibres naturelles proviennent de la nature et sont obtenues directement à partir de matériaux d'origine ou de plantes et d'animaux cultivés et cultivés artificiellement, généralement avec de meilleures propriétés d'absorption d'humidité, de respirabilité, de protection de la peau et de protection de l'environnement, principalement utilisées dans l'industrie textile.

La finesse et la longueur des fibres naturelles ne sont pas uniformes, la capacité d'élongation est faible et la technologie des fibres chimiques est née.Dès 1664, les scientifiques ont imaginé: un traitement de traitement de matériaux polymères naturels ou synthétiques artificiels pour en faire des matériaux fibreux.Mais comme la structure de base de la fibre était peu connue à l'époque, l'idée ne s'est concrétisée qu'au XIXe siècle, plus de 200 ans plus tard.Le premier succès de fabrication de rayonne (fibre de viscose) en 1891 a marqué le début de la capacité humaine à fabriquer des fibres chimiques.En 1935, l'invention de la fibre de polyamide a marqué le début de l'histoire des fibres synthétiques.Ce matériau fibreux a également un nom familier: nylon.Le nylon est 10 fois plus résistant à l'usure que le coton, 1 à 2 fois plus résistant que le coton, 4 à 5 fois plus résistant que la laine, peut résister à des dizaines de milliers de plis sans rupture, est chimiquement stable, est un matériau idéal pour les vêtements, les cordes et autres, rempla?ant rapidement les fibres naturelles dans de nombreux domaines.Ensuite, des fibres synthétiques telles que les fibres de polyester (polyester) fabriquées à partir de polymères synthétiques obtenus par polycondensation chimique de diacides organiques et de diols, les fibres de polypropylène (propylène) fabriquées à partir de propylène, un sous - produit du raffinage du pétrole.

En plus du nylon, du polyester, du propylène, les fibres synthétiques courantes sont également le nitrile, le Chloride, le velcron, le spandex et le fil élastique en Polyoléfine, etc.Ces matériaux fibreux sont tous fabriqués à partir de composés macromoléculaires synthétiques, comme de nouvelles espèces dans la nature, qui, avec leurs propriétés et avantages exclusifs, élargissent le champ d'application des matériaux fibreux, non seulement jouent un r?le important dans la vie quotidienne, mais présentent également un énorme potentiel dans la production industrielle.

Dans la seconde moitié du XXe siècle, les matériaux en fibres synthétiques ont connu une période de développement à grande vitesse.Avec l'émergence massive de matériaux polymères synthétiques artificiels et les progrès de la science des polymères modernes, les fibres de haute performance sont devenues progressivement un nouveau membre de la famille des fibres synthétiques.Les scientifiques ont intelligemment utilisé la conception moléculaire, la synthèse de macromolécules et la technologie de traitement des fibres pour créer une gamme de matériaux fibreux avancés avec d'excellentes performances.Par exemple, la fibre de carbone est une fibre de haute résistance et haute matrice contenant plus de 90% de carbone, avec des caractéristiques de haute résistance, de légèreté et de résistance à haute température, un diamètre de seulement 1 / 10 à 1 / 12 du fil de cheveux, plus de 4 fois la force de l'alliage d'aluminium, dans l'aérospatiale, les équipements sportifs et les voitures à grande vitesse.Comme la fibre de polyamide aromatique (aramide), avec ses propriétés pare - balles, ignifuges et résistantes aux produits chimiques, elle occupe une place importante dans le domaine de la protection industrielle et militaire.Il existe également des fibres de polyéthylène à très haut poids moléculaire (UHMWPE), qui sont le premier choix pour les cordes à haute résistance grace à leur résistance extrême et à leur excellente résistance à l'abrasion.

　　Sensible, portable et largement utilisé, le nouveau matériau en fibre promet de faire de la scène de science - fiction une réalité

Les fibres synthétiques semblent avoir atteint leurs limites en termes de propriétés matérielles, mais le développement scientifique et technologique nécessitera toujours de l'imagination.Dans de nombreux films de science - fiction, les vêtements sur les gens peuvent non seulement ? soixante - douze variations?, mais également intégrer divers produits électroniques, comme un bras droit intelligent.Alors que la science des matériaux continue d'évoluer et de fusionner avec d'autres disciplines telles que l'optique, l'électromagnétisme, la technologie de l'information et d'autres, les matériaux intelligents en fibre promettent de faire de la scène de science - fiction une réalité.

Smart Fiber Materials intègre des capteurs et divers matériaux fonctionnels capables de percevoir et de répondre aux changements subtils de l'environnement extérieur.De telles propriétés découlent de sa structure fine Multi - échelle, de ses énergies lumineuses, électriques, de force, thermiques et magnétiques uniques, ainsi que de ses fonctions flexibles.Par conséquent, les produits électroniques portables, les électrodes d'interface homme - machine, les dispositifs de stockage et de conversion d'énergie, etc., peuvent être intégrés dans des matériaux intelligents fibreux et tissés dans des textiles flexibles portables, réactifs et embellissables, jouant un r?le important dans la surveillance intelligente, la médecine intelligente, le transport intelligent, la vie intelligente et d'autres domaines.

Prenons l'exemple d'un nouveau type de fibre intelligente ? non branchée?, basée sur un mécanisme d'interaction énergétique adapté au corps humain, qui intègre la collecte d'énergie sans fil, la perception et la transmission d'informations, etc.Ce Textile intelligent tissé de fibres, sans compter sur les puces et les batteries traditionnelles, peut réaliser l'affichage lumineux, le contr?le tactile et d'autres fonctions d'interaction homme - machine, simplifier efficacement la structure matérielle des dispositifs portables et des textiles intelligents, espérons - le résoudre le problème actuel des dispositifs portables "inconfortables".Ce résultat révolutionnaire, qui ouvre de nouvelles possibilités d'interaction intelligente entre l'homme et l'environnement, montre un large éventail d'applications prometteuses pour les matériaux intelligents en fibres.à l'avenir, la fibre intelligente dans le développement de la fusion avec tous les domaines de la vie productive, nous accompagnera dans une vie future plus intelligente, pratique et confortable.

Au - delà de la fusion croisée, les nouveaux matériaux fibreux s'efforcent également de réaliser des percées dans les sources de matériaux les plus fondamentales et essentielles.Les scientifiques se sont tournés vers la lune lointaine pour créer un matériau fibreux fantastique, la fibre lunaire.Le loam lunaire, ce voile mystérieux qui recouvre la surface de la lune, est composé de petites roches, de particules minérales et de minuscules perles de verre.Ses principaux composants comprennent des silicates, des oxydes et de petites quantités d'éléments métalliques qui, grace à la technologie de fusion à haute température et de tréfilage, peuvent être transformés en matériaux fibreux aux propriétés exceptionnelles.Sur terre, la fibre de basalte, avec ses excellentes propriétés mécaniques, sa résistance à la corrosion, sa large plage de températures de fonctionnement et sa faible conductivité thermique, est devenue un matériau important dans les domaines de la construction, du transport et bien plus encore.Le loam lunaire présente des similitudes frappantes avec le minerai de basalte de la terre en termes de composition et de propriétés.Empruntant à la technologie de préparation des fibres de basalte sur terre, les fibres fabriquées à l'aide de la traction lunaire promettent de devenir le matériau de construction de la base lunaire et de répondre aux besoins en matériaux dérivés in situ.Avec des matériaux qui ? font la maison ?, vivre longtemps en dehors de la terre et développer l’énergie peut devenir une réalité, ouvrant ainsi la porte de l’humanité aux profondeurs de l’univers.

Avec les progrès continus de la science et de la technologie, les applications de recherche de nouveaux matériaux fibreux franchissent de nouvelles étapes.à l'heure actuelle, les chercheurs scientifiques utilisent pleinement la science des matériaux, la chimie physique, l'information électronique, la science des systèmes et d'autres connaissances multidisciplinaires pour créer en permanence de nouveaux matériaux fibreux qui leur confèrent des performances et des fonctions sans précédent.Un diamètre plus fin, une meilleure orientation de la cha?ne, moins de défauts structurels, des fonctions plus complexes et des performances plus élevées avec une énergie minimale sont devenus la direction du développement de nouveaux matériaux fibreux.En plus des sauts de performance, les matériaux fibreux du futur seront également plus respectueux de la nature.Le développement innovant de fibres biosourcées et biodégradables, basé sur le développement durable de l'homme, nous apportera de nouvelles idées pour lutter contre la pollution de l'environnement.

Une fibre, témoin du développement humain, qui relie la vie future.De la rusticité des fibres naturelles à la diversité des fibres synthétiques, en passant par la merveille des fibres intelligentes, les matériaux fibreux ajoutent de nouvelles couleurs à la vie humaine et apportent de nouvelles surprises à chaque innovation technologique.Aujourd'hui, la science des matériaux fibreux est à la pointe de la recherche à l'intersection de plusieurs disciplines, et la technologie des fibres est également devenue un élément essentiel du développement industriel moderne.Nous nous attendons à ce que plus de matériaux de fibre avancés apportent la commodité à la vie de production et donnent un élan à la transformation et à la mise à niveau de notre industrie.(Auteur: Meifang Zhu)

(l'auteur est membre de l'Académie chinoise des sciences et doyen de la faculté des sciences des matériaux et de l'ingénierie de l'Université de Donghua)

Source: le quotidien du peuple (20ème édition, 16 / 08 / 2024)