| 紡織之光|紡織自然科學(xué)一等獎：讓纖維比肌膚更懂你的冷與熱 |
2024年度中國紡織工業(yè)聯(lián)合會科學(xué)技術(shù)獎近日揭曉。由東華大學(xué)材料學(xué)院王宏志教授作為項目第一完成人研發(fā)的“機(jī)電轉(zhuǎn)換纖維及其織物的能量與濕熱管理功能調(diào)控”項目（以下簡稱“機(jī)電轉(zhuǎn)換項目”），獲得了自然科學(xué)獎一等獎。該項目在智能纖維領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)雙重突破，開創(chuàng)了纖維材料的能量轉(zhuǎn)換和人體濕熱管理的新途徑。
  衣物被譽為人類的“第二層皮膚”，然而傳統(tǒng)面料往往難以像人體肌膚那樣智能地感知溫度變化并做出及時調(diào)節(jié)?！斑@項技術(shù)打通了智能織物的‘感知-供能-調(diào)控’全鏈條，實現(xiàn)了纖維尺度上的能量轉(zhuǎn)換與濕熱調(diào)控協(xié)同設(shè)計。”項目負(fù)責(zé)人王宏志表示，機(jī)電轉(zhuǎn)換纖維就像一個智能的貼身助手，承擔(dān)著感知、調(diào)節(jié)和保護(hù)的多重任務(wù)，時刻守護(hù)穿戴者的舒適體驗。機(jī)電轉(zhuǎn)換項目是由東華大學(xué)牽頭，歷經(jīng)5年探索，在纖維結(jié)構(gòu)設(shè)計、性能調(diào)控等方面取得多項原創(chuàng)性成果，建立了從纖維到織物的跨尺度構(gòu)效關(guān)系，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)體系。相關(guān)研究成果已在Science、Nature Communication、Advanced Materials等國際頂級期刊發(fā)表論文數(shù)篇，獲得多項國家發(fā)明專利，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。這項成果不僅在機(jī)電轉(zhuǎn)換纖維領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破，更為未來發(fā)展全天候、智能化的功能性服裝奠定了基礎(chǔ)。
技術(shù)攻關(guān)：從設(shè)想到實現(xiàn)的漫長長路
科研工作中，偶然現(xiàn)象往往蘊藏著突破的契機(jī)，關(guān)鍵在于能否捕捉到隱藏在其中的規(guī)律。2020年，王宏志教授團(tuán)隊在摩擦納米發(fā)電織物的電信號測試中，意外捕獲到一種異常的噪聲信號。最初被認(rèn)為是實驗干擾的現(xiàn)象，在深入研究后逐漸揭示出一種全新的物理機(jī)制——靜電放電中等離子體頻率的特性。這一發(fā)現(xiàn)不僅驗證了人體能量耦合的新機(jī)制，還推動了無線能量與信號同步傳輸?shù)臋C(jī)電轉(zhuǎn)換纖維技術(shù)的突破。這項成果突破了智能織物自主供能的瓶頸，也為紡織品的多功能化設(shè)計提供了新的思路。
 然而，這僅僅是王宏志團(tuán)隊十余年智能服裝研究中的一個切片。從能量管理到濕熱調(diào)控，從傳感響應(yīng)到變形變色，他們始終圍繞智能紡織品的核心功能需求展開系統(tǒng)性研究，以材料科學(xué)為基礎(chǔ)不斷推動技術(shù)創(chuàng)新。在能量管理方面，團(tuán)隊開發(fā)了基于靜電效應(yīng)的纖維發(fā)電技術(shù)，為智能服裝提供了可靠的自主供能方案；在濕熱調(diào)控領(lǐng)域，他們優(yōu)化纖維的微觀結(jié)構(gòu)，并在模擬極端環(huán)境下測試材料性能，提升了智能服裝的舒適性和實用性；傳感和變色技術(shù)則為智能織物賦予了更多可能，使其能夠在環(huán)境監(jiān)測、生理信號捕捉和動態(tài)外觀調(diào)節(jié)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)廣泛應(yīng)用。
“科學(xué)研究沒有捷徑，所有的積累都需要一點點夯實?！必灤┻@些研究的是團(tuán)隊成員對細(xì)節(jié)的執(zhí)著與實踐的扎根。他們克服了實驗條件的限制，自主設(shè)計設(shè)備驗證假設(shè)；面對復(fù)雜環(huán)境的挑戰(zhàn)，在高溫潮濕的露天環(huán)境中反復(fù)測試材料性能，每天往返于測試設(shè)備與記錄數(shù)據(jù)間，用一組組翔實的數(shù)據(jù)支撐著科學(xué)假設(shè)的推導(dǎo)和修正。從基礎(chǔ)理論的突破到規(guī)?；苽浼夹g(shù)的落地，每一次進(jìn)步都充滿了挑戰(zhàn)，但也為下一步的創(chuàng)新鋪平了道路。
2024年，王宏志教授憑借其在智能纖維領(lǐng)域的重要研究成果，榮獲中國紡織界的最高榮譽——桑麻學(xué)者獎。這份獎項的背后，是十余年孜孜不倦的探索與實踐，是無數(shù)次實驗中的堅持與突破，也是對未知領(lǐng)域不斷求索的熱忱與專注。
 成果轉(zhuǎn)化：從實驗室到產(chǎn)業(yè)化的纖維革命
科研的終點從不止于實驗室，而在于實際應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化。為將機(jī)電轉(zhuǎn)換纖維技術(shù)從研究成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實產(chǎn)品，王宏志教授團(tuán)隊聯(lián)合多家企業(yè)，建成了自主知識產(chǎn)權(quán)的規(guī)模化機(jī)電轉(zhuǎn)換纖維的工業(yè)化生產(chǎn)線。這條生產(chǎn)線的成功運行為將實驗室的先進(jìn)纖維技術(shù)推向市場奠定了基礎(chǔ)，并顯著提升了紡織品制造的效率與一致性。
基于生產(chǎn)線的技術(shù)成果，團(tuán)隊與學(xué)校上海國際時尚科創(chuàng)中心、海派時尚設(shè)計及價值創(chuàng)造協(xié)同創(chuàng)新中心、上海國際時尚創(chuàng)意學(xué)院、紡織學(xué)院、服裝與藝術(shù)設(shè)計學(xué)院、信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院等合作，聯(lián)合開發(fā)科技旗袍。通過嵌入傳感、變形和變色纖維，實現(xiàn)了實時監(jiān)測、形態(tài)變化與視覺效果的動態(tài)融合。該系列旗袍不僅將現(xiàn)代智能技術(shù)融入傳統(tǒng)服飾文化，更成為穿戴美學(xué)與高科技功能結(jié)合的典范。其創(chuàng)新設(shè)計亮相愛丁堡藝術(shù)節(jié)，并作為中國紡織工業(yè)標(biāo)志性成果登上新中國成立70周年成果展，充分展示了傳統(tǒng)紡織工藝與現(xiàn)代智能技術(shù)的深度融合。此外，在運動服裝和醫(yī)療防護(hù)服領(lǐng)域，團(tuán)隊通過改進(jìn)織物濕熱管理性能，開發(fā)出兼具功能性與舒適性的產(chǎn)品。這些合作充分說明，機(jī)電轉(zhuǎn)換纖維技術(shù)不僅是實驗室的突破，更正在推動傳統(tǒng)紡織產(chǎn)業(yè)向智能化、功能化方向邁進(jìn)。
 海派旗袍閃耀愛丁堡藝術(shù)節(jié)
最為引人注目的是團(tuán)隊開發(fā)的一種集能量采集、信號發(fā)射和發(fā)光顯示于一體的發(fā)光纖維技術(shù)。這種纖維采用非馮諾依曼架構(gòu)，通過能量耦合與無線信號發(fā)射的深度結(jié)合，實現(xiàn)了從功能設(shè)計到集成創(chuàng)新的重要突破。發(fā)光纖維不僅能夠在復(fù)雜環(huán)境中高效運行，還具有靈活的可定制特性，可應(yīng)用于智能服裝、水下救援以及動態(tài)標(biāo)識等多個場景。其獨特的性能和廣泛的應(yīng)用潛力在團(tuán)隊發(fā)表于《Science》的研究論文中得到了詳細(xì)闡述，同時這一技術(shù)也被評為紡織領(lǐng)域年度十大科技成果之一。
 傳承展望：以初心致敬未來
通過多年的不懈努力，王宏志教授團(tuán)隊在智能紡織領(lǐng)域取得了一系列重要突破。圍繞機(jī)電轉(zhuǎn)換纖維的核心技術(shù)，他們不僅實現(xiàn)了從實驗室到規(guī)模化生產(chǎn)的跨越，還在智能顯色與變色、熱電與摩擦電能源轉(zhuǎn)化器件、鋰電與鋅空氣柔性儲能器件以及人機(jī)交互紡織品等方向開展了創(chuàng)新性研究。這些工作推動了智能纖維技術(shù)在智能可穿戴設(shè)備、健康監(jiān)測和人機(jī)交互等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，為未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了重要支撐。
2024年以來，團(tuán)隊已在Science、Science Advanced、Nature Communications（3篇）、Advanced Materials（2篇）、Advanced Functional Materials（5篇）、Matter、Device（2篇）等期刊發(fā)表多篇論文。這些研究不僅彰顯了東華大學(xué)在智能紡織技術(shù)領(lǐng)域的前沿地位，更為相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新注入了新動能。
自建校以來，東華大學(xué)始終將科技創(chuàng)新與服務(wù)社會深度融合，書寫了一部以紡織科技助力國家發(fā)展的奮斗史。從新中國成立初期攻克“穿衣難”問題，到改革開放后引領(lǐng)紡織工業(yè)的技術(shù)升級，再到如今以智能紡織技術(shù)拓展未來產(chǎn)業(yè)空間，東華大學(xué)的科研腳步始終與時代發(fā)展緊密相連。
在不同歷史階段，東華大學(xué)用實際行動踐行“以紡織報國”的初心。從開發(fā)出滿足寒冷地區(qū)需求的高性能軍用服裝，到推動民用防護(hù)面料的普及，再到支撐紡織行業(yè)邁向綠色化、智能化轉(zhuǎn)型，每一次突破都凝聚著幾代東華人的智慧與心血。此次獲獎項目正是這種精神在新時代下的延續(xù)——它以科技為紐帶，將傳統(tǒng)紡織工藝與現(xiàn)代智能技術(shù)有機(jī)結(jié)合，為紡織產(chǎn)業(yè)的未來指明了方向。
 王宏志教授課題組走訪中國絲綢博物館學(xué)習(xí)
王宏志表示，“科技創(chuàng)新必須著眼于實際需求，只有走出實驗室、融入生活，才能讓技術(shù)真正造福社會?！蔽磥?，團(tuán)隊將進(jìn)一步推動智能紡織技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。他們計劃重點深耕三個方向：一是提升智能紡織材料的性能，為健康監(jiān)測、環(huán)境響應(yīng)等領(lǐng)域提供個性化和定制化解決方案；二是深化與產(chǎn)業(yè)鏈上下游的合作，加速科研成果的市場化進(jìn)程；三是聚焦可持續(xù)發(fā)展，開發(fā)綠色纖維材料和低能耗制造工藝，為實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)貢獻(xiàn)紡織領(lǐng)域的智慧與力量。
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