书城科普读物探究式科普丛书-无处不在的纤维
7721300000001

第1章 纤维离我们有多远——认识纤维

第一节千丝万缕——纤维概述

纤维是一种新型的高科技化学材料,认识纤维首先从我们周围的世界开始,随处可见纤维的影子。我们的饮食中有膳食纤维;我们身上的衣服、家里用的纺织品,无论是丝制品还是棉麻制品,无不是由纤维构成;我们印刷的书籍报刊、用来写字的纸张也是由纤维构成;就连路上奔驰的汽车也离不开本书的主角——纤维。保时捷卡宴采用全碳纤维外壳,诺基亚8800CA以碳纤维做外壳成为卖点,竹纤维所做的日纺品和塑身衣物,例子真是不胜枚举。

纤维之所以被人们广泛应用,就是因为它具有弹性模量小,受力时形变小、强度高,高结晶能力,分子量小等特点。纤维是高分子聚合物,是经过一定的机械加工(牵引、拉伸、定型等)而形成的细而柔软的丝。

随着科学技术发展,纤维的应用日益广泛,也逐渐走出仅仅满足人们日常生活的局限,成为各行各业的得力助手。

在航空、军工领域,芳纶纤维因具有高强度模、耐高温、耐辐射等优越的性能,可以做高温防火保护服、赛车防燃服、装甲部队的防护服和飞行服;芳纶纤维也是一种理想的防弹衣材料。

目前,美、英等发达国家的防弹衣均为芳纶材质,芳纶防弹衣、头盔的轻量化,有效提高了军队的快速反应能力和杀伤力。

碳纳米管则作为一种低维纳米材料,不仅重量轻,而且具有许多异常的力学、电学和化学性能,可用作电磁波吸收材料,用于制作隐形材料、电磁屏蔽材料、电磁波辐射污染防护材料和“暗室”(吸波)材料。

在环保领域,聚乳酸是一种可完全生物降解性塑料,它使用后能被自然界完全降解最终生成二氧化碳和水,不会污染环境。聚乳酸又有良好的机械性能及物理性能,加工方便。

可以代替由聚乙烯所制造的各种塑料制品,减少白色污染。

在医学领域,甲壳素纤维的大分子结构与人体内的氨基葡萄糖的构成相同,而且它的组织结构与人体骨胶原组织结构类似。该纤维对人体无毒且无刺激,可以被人体吸收,与人体可以良好的相容。

甲壳素用来制造医用纺织品可具有抗菌、消炎、止血、镇痛等功效,又利于伤口的快速愈合。合成纳米具有类似于胶原的功能,该纤维能在骨折处形成一种类似胶质的凝胶,引导骨骼矿质在胶原纤维周围生成一个类似于天然骨骼的结构排列,修补骨骼于无形之中。

在建筑领域,防渗防裂纤维可以增强混凝土的强度和防渗性能,纤维技术与混凝土技术相结合,可研制出能改善混凝土性能、提高土建工程质量的PTT(聚对苯二甲酸丙二醇酯)纤维。PTT纤维综合了各种纤维的优良服用性能于一身。

纤维的用途是难以尽数的,种类也是形形色色、千差万别的。根据形成方式的不同,纤维一般划分为三大类别:天然纤维、人造纤维和合成纤维。人造纤维和合成纤维又统称为化学纤维,后面的章节将对它们分别作具体的介绍。

第二节服装的演变——纤维的历史

中国是历史悠久的文明古国,勤劳智慧的人民早在远古时期就懂得植桑纺织,也就是说在那时,纤维已在我国被人们所利用。

1.苎麻的利用

我国纤维的应用历史源远流长,以丝麻的利用最早。苎麻又称“中国草”,是一种我国特有的以纺织为主要用途的植物。

浙江钱山漾新石器时代遗址出土的苎麻布和细麻绳,距今已有4700余年,是考古出土年代最久远的麻纤维制品。当时苎麻的种植主要分布在长江中下游地区。到秦汉时期,苎麻的种植推广到北方,苎麻的茎皮纤维长而且柔韧、色白、不皱不缩、拉力强、富弹性、耐水湿、耐热力大,抗腐化能力强,为优良纺织原料。

2.嫘妃养蚕和丝绸之路

我国蚕丝的应用可以追溯到黄帝时期。

相传,黄帝的正妃嫘祖种桑养蚕和抽丝,织丝为绸,缝绸做衣,为当时的人们解决了穿衣问题,后人称她为“先蚕娘娘”。甲骨文中的丝字及丝旁的字甚多。汉代之前,中国已经有少量丝绸出口,且闻名于国外。

到了汉代,丝的对外出口已经达到一定的规模,中国的丝远销世界各地,集中体现在着名的“张骞出塞”和“丝绸之路”时期。

“丝绸之路”——简称“丝路”。西汉时,张骞出使西域开辟的以长安(今西安)为起点,经甘肃、新疆,到中亚、西亚,并连接地中海各国的陆上通道。

因为由这条道路西运的货物中以丝绸制品的影响最大,故得此名。

张骞出使西域后,汉朝的使者、商人接踵西行,西域的使者、商人也纷纷东来。他们把中国的丝和纺织品,运往西亚,再转运到欧洲,又把西域各国的奇珍异宝输入中国内地,扩大了汉代的对外贸易,促进各国的经济、政治、文化等广泛的交流和传播。

3.造纸术的发明

在纸未发明之前,古人将文字写在木片或竹片上,并用皮绳编成册子,非常沉重,携带不方便。据说,孔子读书比较勤奋,曾将穿木片的绳子翻断许多次,所以才有后来“韦编三绝”的说法。后来发明了纸,文字的传播就方便多了。

我国的四大发明之一——造纸术的发明也是对纤维的一种创新性利用。古人用上等蚕茧抽丝纺织成绸,剩下的恶茧、病茧等则用漂絮法制取丝绵。漂絮完毕之后,篾席上经常会遗留一些残絮。当漂絮的次数多了,篾席上的残絮便积成一层纤维薄片,可以用来写字。到了东汉时期,有个叫蔡伦的人改进了造纸术。

这便是现代纸的渊源。

4.棉花的传入与推广

在我国,棉的应用比较晚,因为我国的棉种是从印度和阿拉伯引进过来的。宋代之前,我国棉的使用仅限于充填枕褥(当时用的是木棉)。那个时候的中国是没有可以织布的棉花的。可根据古汉字证实。

宋代以前,我国只有带丝旁的“绵”字,没有带木旁的“棉”字。“棉”字是从《宋书》起才开始出现的。

棉花的传入,最早应该在南北朝时期,但也多在边疆种植。棉花大量传入内地,当在宋末元初。而全国棉花大面积的推广,据史料记载则是在明初,而且是朱元璋用强制的方法才推广开的。