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王锐 纺织纤维魔法师

任万霞

时间:2021-08-16   来源:2021年08期

  6月17日,北京市“三优一先”表彰大会召开。“北京市优秀共产党员”的名单上,市政协委员、北京服装学院材料设计与工程学院院长王锐的名字赫然在目。凭借什么,王锐能在我们党百年华诞之际获得这一荣誉称号?带着疑问,走进幽静的“北服”校园,走进王锐35年心无旁骛、奖项等身的科研人生。

  一根“头发”分1000份

  2020年,一场突如其来的新冠疫情暴发。正值春节期间,王锐带领团队参加了国家科技部重点研发计划专项“可重复使用防护口罩关键技术及产业化”应急攻关项目。历经近一个月的奋战,建成北京市首条从聚丙烯熔喷纤维布—静电驻极—分切成卷—杯式口罩复合及定型制作—超声波熔接和裁剪的口罩成套试制线,实现“北服”防护口罩的自主试制,其性能达到N95水平。多年来在纺织材料领域的耕耘,帮助王锐圆满完成了攻关。

  1986年,化学纤维专业毕业的王锐,被分配到北京化纤工学院,也就是现在的北京服装学院工作。彼时,在老百姓买布还需要布票的时代,国家开始大力发展化学纤维。王锐的专业可谓正逢其时、大有前景。而王锐也确实没有辜负时代赋予的重任。

  “天然纤维是不够用的,到现在也一样。在整体纺织纤维中,化学纤维占80%,只有20%是天然纤维。”面对询问,王锐首先开始了科普。此时正值暑期,本应是老师学生难得的休息时间,王锐却格外珍惜,“因为少了教学、管理方面的任务,暑假是最适合搞科研的。”

  涤纶、锦纶、氨纶……每个人从头到脚或多或少都穿有化纤面料。简单地说,王锐的工作就是在纺织面料的纤维层面“动手脚”,通过给纤维施“魔法”,使得最终纺织成型的面料拥有弹力、吸湿、速干、抗紫外线等神奇效果,满足人们对纺织面料的多功能需求。

  很多消费者都知道“人造麂皮”,却鲜有人知国产人造麂皮诞生得益于王锐对超细纤维的研究。人造麂皮是一种模仿动物麂皮的织物,表面有密集的纤细而柔软的短绒毛。因为具有质地轻软、透气保暖、耐穿耐用的优点,适宜制作大衣、外套等服装和装饰用品,也可用作鞋面、手套、帽子、沙发套、墙布甚至电子原件的材料。

  但是,人造麂皮用常规的纤维是做不出来的,常规纤维像头发丝那样粗细是做不出柔软的手感的,只有超细纤维才能达到这个要求。到底需要做多细呢?“一根超细纤维直径是300到500个纳米,相当于将一根二十微米的头发分成1000份,每一份是一根超细纤维。”也就是说,每根超细纤维,是头发丝的千分之一粗细。最终,王锐为这个难题成功找到了解决方法。

  这个技术有一个专业术语,叫做“共混海岛超细”。王锐打了个比方,就像一碗粥,里面有米汤和米,米汤叫做“海”,米粒叫作“岛”。“用两种聚合物,一种形成像米汤一样,另外一种形成像米粒一样,也就是在一根头发丝这么粗的聚合物里面,有1000个‘米粒’,然后把每个‘米粒’拉伸得非常非常细,大概300到500个纳米那么细,然后再把‘米汤’溶解剥离出去,留下超细的绒毛。”

  这种超细的绒毛叫做亚微米超细纤维,是一类高科技纤维。在20世纪末以前,其制备技术长期被日本巨头公司所垄断。而王锐突破“共混海岛”法制备亚微米超细纤维关键技术,打破国外技术封锁,攻克了“PA6/PE共混海岛法超细纤维及人造麂皮的系列化产品开发和产业化”关键技术,取得具有自主知识产权的创新成果,填补了我国该项技术与产品的空白。

  2002年,王锐的这一技术成果率先在山东同大海岛新材料有限公司实现产业化,自产业化以来为企业新增产值约60.37亿元,利税8.76亿元,创外汇2.17亿美元。这一成果更是获得了2006年国家科技进步二等奖。

  童话故事中施魔法只是一瞬间的事,而在现实中,取得魔法般技术成果却着实不易。从基础研究到产业化,王锐带领团队历经了十余年孜孜以求的艰辛探索。

  从“跟跑”到“领跑”

  王锐一人拥有两项国家科技进步二等奖。另外的一项,即她带领团队和企业开发研制的多功能聚酯及弹性纤维。

  “无弹不成布。”拥有弹性的面料会让穿着的人享受更多的舒适感。曾经聚酯弹性纤维的原料一度由美国杜邦和壳牌两大巨头公司所控制,“这两大巨头公司有一部分代工厂在中国,他们拿来原料,让代工厂进行加工,加工完成后所有的产品和原料返还他们手中。而中国需要这样的原料,还需要向他们进口”。这种局面,让王锐内心备受煎熬,“中国没有,就要受外国的制约,他不卖给你,你就没有”。她下定决心要自己研发出来,不再受制于人。

  又是一个十年。针对PTT聚合关键技术一直被杜邦和壳牌两大跨国公司所垄断、原料长期依赖进口、传统聚酯(PET)同质同构严重且功能单一等现状,王锐带领团队与盛虹控股集团有限公司等企业合作,通过理论研究、工艺技术和装备的集成创新,攻克PTT及MFPET聚合及其纤维制造关键技术,助力企业建成投产年产3万吨PTT聚合生产线、年产25万吨全消光MFPET熔体直纺生产线及年产5万吨PTT/MFPET双组分多功能纤维生产线,实现了复合功能纤维从聚合物源头到终端产品的国产化。

  上述技术投产以来,新增产值432.21亿元,利税21.65亿元,出口创汇3895.32万美元,为我国聚酯产业结构调整、产品升级换代和技术进步起到了引领示范作用。该成果2015年获国家科学技术进步二等奖。

  如果说超细纤维、复合功能聚酯和弹性纤维的研发还属于我国纺织材料行业在努力“跟跑”追赶世界行业水准,那么阻燃技术的研发,已经可以算进入“领跑”阶段了。

  “消防员的消防服、士兵的作战服,包括宾馆饭店的窗帘,甚至地毯,都需要阻燃功能。然而常规的涤纶,一旦燃烧,速度特别快,而且烟也特别大,还容易产生融滴烫伤皮肤。”在化纤领域,王锐总是着眼于不断发现问题,进而解决问题。

  为什么重点聚焦在涤纶的阻燃呢?“聚酯纤维,就是咱们所说的涤纶,占我们化学纤维的86%左右。”王锐说,涤纶量大面广,把它的阻燃功能做好了,就解决了一个大品种的功能化问题。

  2017年,王锐作为国家重点研发计划项目负责人,承担“高品质阻燃纤维及制品关键技术”项目,在熔纺聚酯纤维的耐久阻燃、协效抗熔滴及抑烟机理等方面取得重要进展。通过阻燃技术创新,让最终的涤纶面料遇火只是边缘烧焦,离火自熄,不会产生大量的烟,也没有熔滴的滴落。

  值得点赞的是,目前与相关龙头企业产学研联合攻关,长效环保阻燃聚酯纤维制造关键技术已成功实现产业化。近三年来,为企业新增产值8.35亿元,新增利润1.43亿元,新增税收3826.4万元,产品主要用于出口,实现出口创汇1816.89万美元。

  时尚需要科技加持

  30多年来,王锐没有辜负自己的专业,更没有辜负党和国家以及人民的需要,她带领团队立足功能纺织纤维领域,不畏艰难、勇于创新、顽强拼搏、潜心研究,先后突破了“共混海岛”法制备超细纤维产业化关键技术、新型聚酯及复合功能聚酯纤维制造关键技术、长效环保阻燃聚酯纤维关键技术等,打破了国际巨头公司的技术垄断,实现了自主创新,形成了我国自主知识产权,为我国纺织事业的发展和科技进步做出了积极贡献。

  桑麻学者、中国纺织学术带头人、纺织学术大奖、改革开放40年纺织行业突出贡献人物奖、全国化纤行业“十二五”行业贡献奖……纺织行业的所有奖项,几乎被王锐拿了个遍。每一块奖章都在肯定她为整个行业做出的贡献。

  “如今,中国纺织工业的发展已经发生翻天覆地的变化,从衣被天下到国防军工,从交通运输到医疗卫生,从环境保护到新能源开发,中国纺织‘上天入地’渗透到了各个行业。”作为纺织服装行业的科研工作者,王锐深感使命光荣,责任重大。

  作为一名市政协委员,王锐也是同样的感受。“一要树立委员形象,二要关心北京的发展。”王锐说,“北京作为时尚之都,要把时尚和科技联合在一起。未来的时尚,不是简单的设计、外观形象上的时尚,是要把科技和艺术结合在一起。”王锐表示将在这方面做一些工作,“我们学校是一个艺工融合的学校,我是深有感受的,尤其对服装来讲,我觉得服装应该是艺术、时尚、科技的集成体。”

  在王锐看来,有价值或者高端的时尚,一定是高科技、功能智能材料、时尚设计等的有机跨界融合,这样设计出来的服装应用性会很强,时尚感也会很强。“作为一名市政协委员,我一定发挥自己的专业优势,尽可能为北京市的发展提一些很好的建议,也希望北京的科技与时尚能够走在世界的前面。”

  科研永无止境。三十多年的科研生涯,王锐拥有了耀眼的成就,却还在一刻不停地思索着未来纺织材料的发展趋势。

  “一个是功能化的方向,一个是智能化的方向,最重要的是,绿色环保可回收,可以循环再利用。”王锐说,“不管在哪一个行业,我们都要倡导环保的理念,碳达峰碳中和未来都是要做的。”

  目前,王锐正带领她的学生们研究“智能阻燃”。“什么叫智能?这么细的一根纤维外边,包裹一个3至5个纳米的纳米球。纳米球里像鸡蛋清包裹鸡蛋黄一样包裹着阻燃剂。包上之后,在常规使用过程中没有关系,但是它会感应外界的温度,温度一旦升高,不等着火,‘鸡蛋清’立马破裂,然后阻燃剂释放出来,释放出来就不燃了。也就是说需要纤维自己去感应,感应之后自动做出反应。” 王锐清楚地知道技术的难点在哪里,“重要的是,纳米球跟纤维界面的结合力要比较强,不然一纺丝就会断掉,就织不成布了。”

  在纺织纤维的世界里,王锐还在着手将更多魔法一一实现。