從微納纖維邁向大纖維產業革命——訪2016啟明星、東華大學特聘教授王先鋒

從微納纖維邁向大纖維產業革命——訪2016啟明星、東華大學特聘教授王先鋒

采訪在東華延安西路校區學校圖書館對面的一幢二層小樓，門口掛著“現代紡織研究院”的牌子，小樓估計有50多年歷史，斑駁的外墻面透露出某種滄桑感；進得內室，特別是聽到和看到王先鋒為我們展示的與纖維有關的課題成果，頓時有某種跨時空的感覺。

（一）

王先鋒，1981年生，山東泰安人，青島大學紡織工程本科畢業，青島大學紡織工程碩士畢業，東華大學紡織材料與紡織品設計專業博士畢業，東華大學特聘教授

約王先鋒做啟明星采訪有幾個考慮，一是他在2016年入選啟明星中是相對年長的一位，二是東華大學的啟明星我有幾年沒來拜訪了，第三個或許是更重要的緣由是近來國際上正在醞釀以革命性纖維發端的紡織業新變革，在此產業變革的關鍵時期訪問東華大學的啟明星應該是恰當的。采訪王先鋒之前的一周他參加的一個研討會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，所以當他介紹自己是山東泰安人氏時，感覺很吻合。王先鋒的家境一般，其父是鎮上的公務員，母親是普通工人，先鋒說由于他是家里唯一的男孩，所以孩時受到家人的寵愛多一些。

2001年高考，本想念醫學報考青島大學醫學院的王先鋒因考分不理想被調劑到該校紡織工程專業。當時該專業大部分學生都是調劑來的。王先鋒說他考慮到青島有許多紡織企業，日后就業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，所學的都是傳統紡織體系里的東西。

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

博士第二年進入專業后，經事先調研并多次征求二位導師意見，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構調控及其在氣體傳感器中的應用。確定這個方向是基于微納米纖維材料是國際上90年代才提出來的比較新的方向，二位導師都已有這方面的項目或課題，而且他們這個團隊里已有3個博士和2個碩士一起在做這個方向的工作。

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

王先鋒的研究成果噴發段集中在攻讀博士及在博后研究期間。在導師的鼓勵和對科研執著的追求下，他全身心投入科研。攻博期間他先后發了20多篇SCI文章（當時學校的要求是發一篇SCI就可以畢業），其中第一/共同第一作者為13篇。他的博士論文課題“靜電紡纖維膜的結構調控及其在甲醛傳感器中的應用研究”不僅獲得了“上海市優秀博士學位論文”和“王善元全國紡織科學與工程一級學科優秀博士學位論文創新教育獎勵基金”，而且因其對于檢測甲醛、三甲胺等揮發性有機物檢測的獨有價值——微納米結構、靈敏度更高，在王先鋒博士畢業后繼續有人接著做并且已做到產品階段，向外銷售。

事實上，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（直徑小于20納米）為例介紹說，這種超細結構可以攔截更小的物質，如此就可以在病毒過濾方面發揮作用。上述工作部分已發表在《納米技術》、《大分子快報》，并作為封面文章重點報道。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31.08的《材料科學進展》上撰寫長達71頁的綜述文章。

除了論文高產出，先鋒說這三年最大收獲是有幸接觸兩位導師，“兩位導師各具魅力，俞老師高屋建瓴把握方向，而丁老師則以嚴實細密見長。在兩位老師的帶領下，我能一直走在正確的道路上。”

（二）

在兩位導師的推薦下，王先鋒從2012年6月起到美國西弗吉尼亞大學，在華裔科學家李丙運教授指導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用，這是和美國能源部（DOE）合作的項目。

DOE的項目要求課題組人員每個月去做一次課題進展匯報。一開始王先鋒是跟著去，沒多久，就由他為主匯報，幾乎每次匯報王先鋒都會去。對此先鋒這樣解釋：“這種匯報是很鍛煉人的經歷。一般是8～9人的規模，主要是匯報人對自己的階段性工作做一個總結，同時為下一階段的工作做鋪墊。這個不斷讓我‘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。”

在美國做博后研究的這段時間不但對王先鋒在科研思維上、科研的自信上有幫助，而且學術上的成長也大大跨進了一步。先鋒在西弗實驗室的工作主要和二氧化碳吸附分離有關，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。先鋒說他回國后承擔的課題有相當部分是延續了在西弗的工作，包括回國后申請到的國家自然科學基金青年項目，就是結合美國實驗室的工作和之前微納米纖維材料研究的產物。說到這里，王先鋒有點感嘆：二氧化碳捕集與封存的意義其實現在已經越來越清楚了，這種技術被認為是未來大規模減少溫室氣體排放、減緩全球變暖最經濟和可行的方法。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。而美國這方面的研究一直沒有中斷，目前他們已經做到了把捕集到的二氧化碳氣體儲存到地下。

在美國兩年半時間，王先鋒發了10篇SCI文章，掌握了多孔材料吸附劑設計與制備技術，這些為他回國繼續從事這方面工作奠定了基礎。

（三）

2015年1月從西弗回國的王先鋒面臨歸屬的選擇。正好那時東華大學有個“特聘研究員計劃”，對符合條件的海歸學者直接給研究員、博導的身份，給予科研啟動經費150萬元，實驗室條件也有匹配。差不多那時候青島大學也給這位校友發出邀請，條件也是直接成為教授和博導。“主要是感恩俞院士和丁老師的培養，同時也想留在大上海打拼，我婉言謝絕了青島大學的邀請。選擇了東華。”

回國第二年，王先鋒成功申請到上海市青年科技啟明星計劃，啟明星課題與環保型納米纖維防水透濕膜材料制備有關，是傳統紡織和現代紡織結合的課題，也與他前些年微納米纖維制備的工作有很大關聯。

王先鋒介紹說：“防水透濕膜是制備高檔戶外運動服（如登山服、沖鋒衣）和野外作戰服的重要功能膜材料。目前，商品化的防水透濕膜如美國Gore公司開發的Gore-Tex聚四氟乙烯膜，產品性能優異，但對我國實行嚴格的技術壟斷。因此，啟明星這個課題，就是想打破Gore公司的技術壁壘，開發具有自主知識產權、高附加值的環保型納米纖維防水透濕膜材料。該課題對我國紡織工業的環保、可持續發展以及推動傳統防水透濕面料產業向現代紡織升級具有重要的意義。”

話題涉及到傳統紡織與現代紡織的結合，我因為今年以來參與了京滬地區一些專家自發組織起來的一個未來紡織工作組的活動，故對這方面的話題也很感興趣。據工作組專家的研判，近年來國際上一些發達國家正在醞釀的、以革命性纖維引發的這場未來紡織業的革命，將影響和帶動所有與纖維、織物有關的行業，深陷制造業不景氣和全球經濟危機的世界經濟或許會因此而迎來轉機。工作組的建議是，這個大纖維產業國內要趕緊布局了，尤其建議能首先在上海示范，理由之一是上海有發展大纖維產業的諸多有利條件：例如擁有纖維研究雄厚實力的東華大學就是上海發展大纖維產業的重要科技支撐。

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大纖維提出看法。到底是業內專家，王先鋒馬上給予回應：“我認為國內要做智能纖維（紡織品）這件事正是時候。美國、德國已經意識到紡織纖維材料一旦和智能化技術、網絡信息技術連接起來，則這個全新的行業將影響到我們生活的方方面面。可穿戴柔性電子設備可以集成到衣物或整合到人體皮膚上，能夠隨時、隨地、隨意地獲取和分享肢體運動、脈搏心跳等多種信息，從而在人體運動捕捉、醫療健康監測等領域擁有巨大的應用前景。但就目前來說該領域的研究還只是處于實驗室階段，可穿戴智能紡織品或者說大纖維怎么設計和廣泛應用是一個體系化的事。我現在做的微納米纖維材料和大纖維一定是有密切關系的。”

“國內開展現代紡織符合實際，美德等眾多國家一直沒有忽視紡織的作用，現代紡織更強調功能化、智能化。如果可以把紡織、材料、光電子器件和機械等結合起來，把微納米纖維與傳感、通信、計算和儲能等功能結合，也許會挖掘出小纖維的大智慧。”王先鋒說道。

采訪到下午4點，接近2個半小時，準備告辭時，先鋒的老師丁彬教授正好回來，我們又一起就大纖維這個話題聊了幾分鐘。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上都是纖維狀結構構成的，因此可以說整個世界都是纖維編出來的。”

意猶未盡的我們相約就現代紡織和大纖維話題保持聯系，一起為上海大纖維產業的發展盡我們的綿薄之力。

[江世亮、顧姚星采寫于2016.9.15]