回归自然:纺织纤维的发展回到起点

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最开始时，纺织纤维均来自于自然界：动物皮肤、毛发和羊毛，蚕吐的丝，以及植物如亚麻、棉花和大麻。几个世纪以来，所有的纺织品都来自于植物、动物或昆虫所生产的纤维。从20世纪开始，人们发现可以自己创造纺织纤维。早期的人造纤维仍然来自于自然界――木质纸浆为原料的纤维素――但是到了20世纪30年代、40年代和50年代，人造纤维开始从化学厂内生产，而不是来自于土地里生长的植物。当21世纪开始时，纤维的研究趋势又回到了起点。尽管全合成纤维仍然很受欢迎，但是在很多情况下，人们的注意力再次聚焦在那些源于自然界的人造纤维。

棉纤维的复兴

作为曾经的纤维之王，随着人造纤维应用的扩大和流行，棉的使用量在20世纪60年代和70年代出现下降。20世纪60年代～90年代末30年间，服装和家用纺织品中棉花的市场份额变化，见图1。棉产品的制造商决定反击。棉花公司在市场上打响的著名战役就是重新把公众的注意力和忠诚度引导到“回归自然”上来。棉花公司的Michelle Wallace说：“棉花是一种原始的高技术纤维。”棉纤维所具有的特性，比如吸湿性、手感好，湿拉力强等都使其具有优势。各种整理剂的发展又赋予了棉面料很多种其他的特性，如耐磨性、防污性和抗皱性。此外，基因研究的介入可改善纤维本身的质量――如增加长度和在过去的30年间不断改善的纤维强度。“在市场竞争中，提供不同类型的产品很重要，”棉花公司的Ira Livingston说，“我们不断寻找能让消费者眼前一亮的灵感，其中的一种途径就是利用生物基因的研究来提高棉花品质，使这种具有6000多年历史的纤维保持一种崭新的面貌。”

棉花的复兴唤醒了研究者们寻找天然纤维资源的动力。作为一种可再生和可生物降解的资源，棉纤维还具有优良的特性，棉花公司的市场营销部门确信市场很容易接受天然纤维织制的织物。“我们利用30多年的努力将消费者带回到‘自然意识状态’。”Livingston说道，“这也为其他天然纤维的发展带来了机遇。”

生物开发

天然纤维是通过植物(纤维素)或动物(蛋白质)所获得的。康奈尔大学的Anil Netravali认为，自然界还有很多适合用于纺织的植物纤维，而我们还没有注意到。他的团队正在研究综合利用来自于各种植物的纤维，如亚麻、苎麻、菠萝、黄麻、香蕉、竹子、剑麻、大麻以及洋麻。

还有其他团队致力于推广大豆　纤维，即利用大豆工业的废弃品制造纤维。Keeling’s Krafts的Barb Keeling在她的玩具制造产业内使用大豆纤维作为原料。她说：“大豆纤维是一种再利用的产品，有很多用途。大豆纤维有很长的历史，但是直到现在人们才看到了其复兴的迹象。Henry Ford在20世纪40年代就开始讨论大豆纤维的应用，他甚至还有一套利用大豆纤维机织物制作的衣服和领带。”西南贸易公司的Jonelle Raffino认为市场会很快接受这种纤维，他的公司力推商品名为大豆丝的大豆纱。“消费者需要新颖和精明的想法，而大豆纤维则可以满足许多不同层次消费者的需求――这种纤维相当柔软，并且价格合理，还能唤起人们的环保意识。”

当开发出聚乳酸纤维(PLA)并以Ingeo品牌进行市场推广后，Cargill Dow公司的研究方向回到了最基本的内容。“PLA是过去50年中第一种得到美国联邦贸易委员会注册的纤维，”Cargill Dow公司的Joe Raffo说。PLA纤维是以乳酸作为基体聚合而成的。乳酸则来自于发酵的天然糖或淀粉，Ingeo是利用玉米饲料制造而成的。Cargill Dow公司正在开发利用玉米秆生产纤维――通常被视为农作物的废弃部分。其他研究者也在寻求利用大米淀粉来制造PLA的方法。利用农作物产品的废弃部分制造PLA纤维是一种令人激动的想法。按照Nexia Biotech公司Ali Alwattari的观点，“利用废弃生物产品制造纤维具有很大潜力，可以创造大量可再生的高价值纤维原料，这种方式不会消耗自然资源，并且可以提供多方面，非单一的供应来源。”

与植物界一样，动物界也有许多未被开发的可用作纤维的蛋白质来源。其中之一就是贝类行业的废弃产品――甲壳素。北卡罗来纳州立大学的Sam Hudson认为，甲壳素被视为地球上数量仅次于纤维素的第二大可再生资源。贝壳类废弃物经处理后可提取甲壳素，这个过程与对木屑进行处理提取纤维素纤维一样。“对甲壳素的特性，我们已经研究了很多年，”Hudson解释道，“早在19世纪早期甲壳素就在化学上得到了认定，但是直到最近的10～15年间，人们才开始关注这种物质。”

纤维研究的另一个“热点”是蜘蛛丝。“蜘蛛在进化过程中演变出一种‘工具’，利用这个工具能生产七种类型的丝，而蜘蛛正是利用这些丝进行织网。地球上存在37000多种已确定的蜘蛛，所有蜘蛛都能产丝，而这就给纤维研究者们进行生物研究创造了大量的机会。”加利福尼亚州立大学-Riverside的Todd Blackledge指出。

引人瞩目的前景

对研究者们而言，这些新型纤维来源的关注不仅因为它们易于获得或有持续性，还在于纤维的材料特性和应用前景。甲壳素纤维(由甲壳素形成的纤维)的强度没有棉或尼龙高，且不耐酸――在酸性溶液中会溶解(醋就可以将其转化为凝胶状态)。而作为一种商业纤维，它在与粘胶纤维的竞争中也没有价格优势。然而，它却是一种非常好的医用纤维。Hudson说，“在其众多引人注目的特性中，甲壳素没有致敏性，有良好的生物活性，天然的杀菌性，其表面能抑制细菌的繁殖。由于具有杀菌的特性，这种材料还能提高除异味的功能。”不仅如此，甲壳素最独特的性能是止血能力c可以有效停止出血。目前甲壳素的用途之一就是用作止血绷带，停止动脉出血。不仅在医院，军队也对甲壳素的这个作用很感兴趣。

市场化

Raffo认为，PLA的特性能提高其市场化程度。这种纤维的特殊性能使其在不同的市场中都具有一定的价值。这种纤维的天然阻燃性使其可用于窗帘布料，办公室镶嵌面板、墙面涂料以及家具装饰材料。PLA纤维具有与棉一样的芯吸能力，还与涤纶一样具有快干功能，这就使其适合服用。低气味残留和UV穿透性(阳光无法使其降解)使其更适合用作服装、地毯、家具以及窗帘面料。这种纤维耐用性好，被誉为“长期的投资”，在不影响价格的前提下，人们愿意关注环保，性能也是最重要的。

性能

良好的性能是蜘蛛丝纤维令人关注的原因。研究者们对它的特性印象深刻。怀俄明大学的Randy Lewis说，“蜘蛛丝的抗张强度与Keylar一样高，并且与尼龙有相同的弹性。没有哪种人造纤维能综合具有这些特性。”