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古人如何利用纤维 新工艺带来应用新领域

2020-04-30 08:44:33 来源:科技日报

天然纤维:古能织布今能造车

本报记者 过国忠

通 讯 员 陆敏芝 夏 斌

随着人们物质生活的日趋丰富,自然环保等现代生活理念成为更多消费者的追求,天然纤维制品逐渐受到人们的青睐。近期有研究表明,人类对天然纤维的利用,最早可以追溯到几万年前。

 

据英国《科学报告》杂志发表的一篇研究论文称,考古学家在法国中南部阿尔代什河附近一处遗址中,发现约4.1万至5.2万年前的一段6毫米长细绳。这是目前已知最古老的关于纤维技术——使用天然纤维制纱的直接证据。

那么,天然纤维的种类都有哪些,人们最早是如何发现它们的?现在,天然植物纤维的应用有没有拓展到全新的应用领域?

古人如何利用纤维

常州纺织服装职业技术学院教授陶丽珍介绍,取自于自然界的各种纤维都可以称之为天然纤维,从其来源看,可以分为植物纤维和动物纤维两种,常见的天然纤维有棉、麻、丝、毛纤维,其中麻纤维的品种最多。

江南大学纺织科学与工程学院教授邱华告诉记者,迄今发现的野生亚麻纤维最早的使用证据来自佐治亚共和国,研究学者曾在那里寻访到3万年前旧石器时代晚期,野生亚麻纤维的使用痕迹,并且这些亚麻纤维还经过纺纱、染色和打结等手段加工处理。在中国和印度,5000年前就已经开始种植驯化后的亚麻当成作物。

“棉花原产于热带和亚热带地区,包括美洲、非洲、埃及和印度等。在史前时期,人们就知道用棉花做布料。”邱华说,虽然自古以来就有栽培,但是直到轧棉机出现降低了生产成本,才使棉花得到了广泛的应用。

进入封建社会以后,丝绸制品开始受到推崇。邱华介绍,蚕丝是一种天然的蛋白质纤维,主要由丝素组成,这是人类最早利用的动物纤维之一。另外,据资料显示,鸟类羽毛的纺织使用始自春秋,而山羊绒、牦牛毛、骆驼毛等纤维在我国古代纺织品中的利用可追溯至夏朝甚至更远时期。

“古代棉花的初加工,最早是用手剥去棉籽,这个过程叫做轧棉,后来发展到用铁筋或铁杖赶搓棉花去除棉籽,再后来就出现了搅车或轧车,大大提高了轧棉的生产效率。”陶丽珍说,轧去棉籽的棉花,需要经过弹棉就可以用来纺纱了。

陶丽珍介绍,从麻类原料中提取纤维,首先要剥离麻类植物中的糊状胶质薄层,这个过程叫做脱胶。人类最早的麻脱胶方法是自然沤渍法,继而发展到将麻皮放在石灰水中煮练,使胶杂质在漂、洗中不断清除,最后使纤维呈现出白净的状态。原始的麻纺是先用手指将脱胶后的纤维粘片分劈成细长的缕,然后逐根拈接,从而将麻纱续接成细长的麻纱,这个过程也称为绩麻,“成绩”一词就源于麻纺过程。

羊毛等动物纤维在用于纺织之前,需要经过初步加工,包括采毛、洗毛、弹毛等步骤。北魏时期《齐民要术》中有把剪下来的羊毛在河水中洗净的记载,在缺水地区也有人将羊毛放入黄沙中搓揉,达到去除油脂的效果。羊毛洗净晒干后,古人用皮条或弓弦弹松羊毛以供纺纱用。

新工艺带来应用新领域

到了现代,纯手工提取和加工的天然纤维制品,已经更多地被当成工艺品对待。随着工业化程度不断提升,天然纤维不仅生产效率有所提高,同时也找到了更多的应用领域。

陶丽珍说,目前,天然纤维正在医疗卫生、环境保护、交通运输、航空航天、新能源等众多领域得到应用和推广。

例如,利用天然植物纤维作为增强材料来制备有机复合材料,可以有效减轻汽车零部件的重量,能够作为轻型车身的可持续替代品。另外,天然植物纤维自然生长结构的特点还能有效减少碰撞时产生的碎片。并且从经济角度来讲,天然纤维更便宜,制造所需的能源更少,更加环保实用。

而利用天然植物纤维开发加固土体材料,能满足环境敏感的土地和土体开发的需要,在建筑、道路建设中有广阔的应用空间;而麻类非织造物复合材料以其生产成本低、可生物降解、可再生、对环境无污染等优势,在车用纺织品中的应用越来越得到人们的青睐。

【编辑:房家梁】

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