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新纖維:從蝦蟹殼到海藻,青島在海里找纖維

2024/2/22 21:19:00 來源: 評論(0)5615

青島;纖維

  紡織是青島的傳統優勢產業,海洋是青島的最大特色。兩者碰撞,能擦出怎樣的“火花”?

  青島大學、明月海藻集團、即發集團、青島源海新科等青島高校、企業做出了回答:向海洋要原材料,開發“新纖維”。

  科研人員從實驗室基礎研究做起,啃硬骨頭、坐冷板凳,實現了多項關鍵技術從“0”到“1”的突破。他們將海藻、蝦蟹殼等制成纖維,推動相關技術成果成功應用于日用生活品、服裝、高端設備等,開拓了纖維的“第三來源”,為我國建設“海上棉倉”提供了可能。

  從蝦蟹殼到海藻,青島在海里找纖維

  纖維是日常生產、生活中必不可少的原料,主要有兩大類,一類是棉麻毛絲等天然纖維,一類是以石油、煤炭等為原料加工而成的合成纖維。兩類纖維均有一定的局限性,棉麻毛絲等主要來源于地表,需要占用大量農田,產量有限。合成纖維需要消耗石油、煤炭等一次性能源,從采油、采煤到煉制,再到形成最終纖維產品,加工過程復雜,極易造成污染。同時,合成纖維制品舒適性相對較差,對環境也不友好,無害化處理難度大。

  海洋是擁有豐富資源的“聚寶盆”,能不能向海洋要纖維?青島高校、企業科研人員開啟了自己的探索。他們以海洋廣泛存在的海藻、蝦蟹殼等為研究對象,開拓纖維的“第三來源”。

  早在2000年左右,即發集團就將目光鎖定在了蝦、蟹等海洋生物甲殼上面。從零散的研發到系統的推進,經過幾年努力,他們研發出“海洋生物甲殼質纖維”。該纖維成為第一個從自然界中提煉并研發成功的抗菌防臭功能纖維,獲得國家科技進步獎二等獎。此后,即發集團在甲殼質纖維的研發上持續發力,2010年完成了科技部國家科技支撐計劃項目——甲殼素纖維紡織材料加工技術課題;2012年研發的“高吸液型殼聚糖纖維及醫用纖維”經專家鑒定,項目總體技術上達到國際先進水平,其中產品質量達到國際領先水平?!澳壳?,我們在甲殼素纖維領域獲得了6項國家發明專利、2項國外PCT專利?!奔窗l集團新材料研發工程師衣宏君介紹。

  對海藻纖維的研究,國外開始于上世紀40年代,但沒有取得實質性突破。2004年,青島大學海洋纖維新材料研究院院長、省部共建國家重點實驗室主任夏延致團隊開始了利用海藻資源制取纖維的大膽嘗試。他們驚喜地發現,海藻纖維是一種天然的阻燃材料。此外,它還具有抑菌防霉、環保無毒、可降解、舒適性好等優點。比如在抑菌方面,海藻纖維對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的抑菌率達到99%;在舒適性方面,優于棉,可與羊絨和絲綢媲美。

  同時,海藻纖維的原材料海帶比較容易獲得,一畝海田可產5-10噸淡干海帶,能夠提取出約1-2噸纖維級海藻酸鈉,而99%的纖維級海藻酸鈉可加工成海藻纖維,幾乎沒有副產品。照此計算,一畝海田能制造出的海藻纖維產量大概是一畝棉花的纖維產量的5倍以上。于是,夏延致團隊開始在海藻纖維領域持續發力。

  打通全產業鏈,建設“海上棉倉”

  以海藻纖維為代表的海洋類纖維天然優勢明顯,卻也存在不耐洗滌、強度差、染色難等痛點問題,這阻礙了海藻纖維在紡織領域的大規模產業化應用。

  “我們能不能突破關鍵技術,將海藻纖維做成紡織用纖維?”夏延致在和團隊成員討論時,提出了建設“海上棉倉”的設想。他帶領團隊撲下身子、一步一個腳印,在實驗室里反復實驗、反復研究,尋求關鍵技術從“0”到“1”的突破。

  2023年,國家知識產權局發布第二十四屆中國專利獎獲獎名單,夏延致團隊申報的“一種耐鹽、耐洗滌劑海藻纖維的制備方法”項目獲中國專利銀獎,解決了海藻纖維及其紡織品不可洗滌的技術難題,將海藻纖維的可洗滌時間從幾分鐘提高到了70多個小時,為海藻纖維在紡織服裝等領域的大規模應用奠定了基礎。

  將海藻纖維強度提升到棉花的1.2倍到1.5倍、研發出海藻纖維染色關鍵技術、研發出吸水倍率最高為自身重量200倍的高吸水海藻纖維……20年的研究“冷板凳”換來了一項又一項技術突破,多年的技術攻關讓夏延致團隊成為海藻纖維領域的全球領跑者。2023年,在中國紡織工業聯合會舉行的鑒定會上,夏延致牽頭完成的“千噸級紡織用海藻纖維產業化成套技術及裝備”項目獲得與會專家“國際領先”的評價。

  值得一提的是,夏延致團隊將技術研發與產業化應用同步推進?!拔覀円呀浾莆樟思徔椨煤T謇w維領域的全套理論成果,研發出了耐洗滌、可染色、強度高的生產技術工藝裝備,打通了上游利用海帶等制造纖維級海藻纖維原材料,中游海藻纖維生產、開發,下游利用海藻纖維制作各類紡織品的全產業鏈?!毕难又陆榻B。而從全球來看,尚沒有科研機構、企業能夠做到這一點。

  2019年,由青島大學、青島秉金資本公司等共同組建的青島源海新材料科技有限公司(以下簡稱“源海新科”)自主建成了世界上唯一一條具有天然阻燃抑菌功能的紡織服裝用海藻纖維產業化生產線,并于2023年7月通過科技成果鑒定。這條生產線的年產能可達5000噸,是目前世界上海藻纖維年產能最大的生產線。

  突破一項項技術,應用更加廣泛

  科技成果從“紙面”落到“地面”,才能迸發出更多活力,真正為人類生產生活服務。隨著一項項技術突破,來自海洋的纖維應用范圍也越來越廣。

  即發集團已經利用甲殼素纖維開發出了殼聚糖針刺無紡布、水刺無紡布、熱風無紡布、纖維混紡紗線、面料、紡織品、面膜等系列產品。部分產品尤其是醫用敷料產品已出口到了歐盟、東南亞、美國、日本等國家和地區?!澳壳凹讱に乩w維主要作為功能性材料應用,比如用來制造疏水或親水的醫用敷料。集團年用量大概在100噸左右?!币潞昃嬖V記者。

  在明月海藻集團,海藻纖維已用來制作醫用疤痕貼、藻酸鹽創可貼、面膜布、X-光醫用顯影線、凝膠膜布等系列產品?!昂T逅猁}纖維制成的非織造布在醫用敷料領域得到廣泛應用,與傳統棉紗布相比,海藻酸鹽敷料的吸濕性高、止血性能好,并能在傷口表面形成一層水凝膠,既能給傷口提供一個良好的愈合環境,又能在傷口愈合后無疼痛地去除,具有促進傷口愈合的獨特性能?!痹摷瘓F相關負責人介紹。

  2023年11月,大灣區國際紡織紗線博覽會在深圳舉行。源海新科展臺前熱鬧非凡,前來咨詢、洽談合作的面料、紡織服裝企業絡繹不絕?!拔覀冋钩隽?0多個海藻纖維產品?!痹春P驴仆顿Y人兼董事王海寧介紹,目前該公司生產的海藻纖維不僅可以用在衛生護理、紡織服裝等領域,還可以用于阻燃工程、生物醫用等領域。

  不過,目前紡織級海藻纖維整體銷售量仍然較小,尚沒有形成規模效應?!?023年海藻纖維的銷量大約在100噸左右,基本上可以實現盈虧平衡?!毕难又抡J為目前海藻纖維正處于“蓄勢待發”階段,今后隨著廣泛應用,海藻纖維產量將持續提升,產業盈利能力也會大幅度提升。

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