一年核生芽,二年長枝葉。從2019 年 6 月獲批成為全國第13個、江蘇省首個國家級制造業創新中心以來,國家先進功能纖維創新中心(以下簡稱“創新中心”)從化纖油劑產業化、無銻纖維和阻燃纖維研發等關鍵共性技術的攻關到協同創新公共服務平臺的搭建,從落實用于技術開發、測試驗證、中試孵化、成果轉化、投融資和人才培養等能力建設到未來可持續發展藍圖的擘畫,從點到面,迅速推進,取得了顯著成果。
今年是“十四五”開局之年又恰逢建黨100周年,正是總結發布創新中心近兩年的建設成果、展望未來發展的好時節。5月12日,由創新中心、東華大學主辦,中國化學纖維工業協會、盛虹控股集團有限公司、創新中心聯盟單位協辦的先進纖維新材料科技創新高質量發展論壇于北京召開。論壇主題為“新階段·新理念·新格局”,9個字提綱挈領地將創新中心的建設、發展融入國家、行業發展的歷史進程中,意義深遠。
中國紡織工業聯合會會長孫瑞哲、副會長端小平,工業和信息化部、江蘇省工信廳相關領導,中國工程院院士蔣士成,東華大學校長、中國工程院院士、創新中心首席科學家俞建勇,中國工程院院士王玉忠,中國科學院院士朱美芳,盛虹控股集團董事長繆漢根,中國化學纖維工業協會會長陳新偉,創新中心相關負責人,以及來自國家省市區工信部門、中國紡織工業聯合會、中國化學纖維工業協會、中國紡織機械器材工業協會、科研院所、創新中心聯盟及纖維紡織領域有關單位代表和媒體參加會議。中國紡織工業聯合會副會長端小平主持會議上半場。
建創新系統 構發展新局
“新材料產業是戰略性、基礎性產業,也是高技術競爭的關鍵領域,我們要奮起直追、迎頭趕上”。習近平總書記的這段話道出了新材料的重要性尤其是掌握其核心技術的必要性。
作為新材料的重要組成部分,先進功能纖維是基于材料、信息、機械、生物等學科領域的技術突破與交叉融合,更加強調功能創新、強化與復合,具有輕質、多功能、智能、擇優取向等特性;有超高性能、高性價比、高附加值、高產業拉動效應以及低碳綠色等優異特性;對傳統產業起到高滲透性、顛覆性、革命性提升效果的新一代纖維。先進功能纖維關系到國家安全和國民經濟命脈的諸多領域,對提升國家工業水平和綜合國力具有重要意義,是實現制造強國的重要支撐,是制造業創新發展的重點領域之一。從消費品,到國防軍工、航空航天等國家戰略材料,先進功能纖維都不可或缺,其已成為國家供給側結構性改革的重要突破口,未來也將成為踐行“國內大循環、國際國內雙循環”的重要支撐力量。
創新中心牽頭單位-盛虹控股集團董事長繆漢根在致辭時談到,目前先進功能纖維全球銷售額已超過 500 億美元,年均增長率超過 20%,在舒適健康、生態環境、交通運輸、航空航天、先進制造、可持續發展等領域具有廣闊的市場空間和增長潛力,將成為未來全球制造業發展戰略的必爭高地。
從全球來看,在新一輪科技革命和產業變革的帶動下,全球纖維材料產業依托各國自身的技術與產業優勢,爭相搶占各細分領域的戰略制高點,紛紛實施“再工業化”
戰略,加大先進功能纖維的研發力度。
就我國而言,近年來,國家的一些列舉措如《中國制造 2025》戰略規劃、《制造業創新中心建設工程實施指南》等有力推動了制造業
包括纖維新材料行業的快速發展。我國出臺的《化纖工業“十三五”發展指導意見》 《新材料產業發展指南》等,均將功能纖維、高性能碳纖維、芳綸等高性能纖維及復合材料、生物基纖維等作為產業發展重點?!丁笆奈濉币巹澓?span> 2035 年遠景目標建議》 則明確提出,要布局建設綜合性國家科學中心和區域性創新高地,提高創新鏈整體效能,打好關鍵核心技術攻堅戰,并對發展包括新材料在內的戰略性新興產業亦作出了部署?!笆奈濉睍r期,中國紡織工業將纖維材料持續創新升級列為重點任務,以差別化多功能纖維、高性能纖維、生物基化學纖維為重要方向,加快推動纖維材料的高質量發展。
作為纖維新材料領域的重要創新載體和平臺,創新中心肩負著關鍵核心技術的攻關突破、科技創新資源的聚合放大、世界化纖強國新發展格局的構建等重大使命?!敖ㄔO好這個重要的平臺載體,充分聚合行業內最優質的創新資源,加快關鍵核心技術的攻關,加速創新成果的應用轉化,是包括盛虹集團、東華大學等牽頭單位,以及所有股東單位、創新聯盟單位的責任和使命?!?span>繆漢根亦強調。
兩年多以來,創新中心堅持作為全行業創新協同平臺的定位,各股東單位、創新聯盟單位積極投入創新資源、整合創新要素,各項建設順利推進,一批關鍵核心技術攻關取得突破并進入成果轉化階段。對此,繆漢根用“三大體系”作總結:圍繞功能纖維新材料、高端用纖維材料及紡織品、前沿纖維新材料等方向,創新中心已經建立起以“重點實驗室”、“中試基地”、“國家級紡織品檢測中心”等為支撐的技術創新供給體系;股東單位從 9 家增加至 14 家,創新聯盟單位從 15 家增至 133 家,涵蓋了國內紡織纖維完整產業鏈,搭建起深度合作的產學研用協同創新體系;同時,創新中心瞄準先進功能纖維與信息、機械、生物等學科領域,進行技術突破與交叉融合,開展了一系列能力建設,探索搭建以產業鏈布局創新鏈的融合創新體系。這三大體系的搭建,實現從點到面,從單一環節到產業生態的全覆蓋,為行業提供跨領域的關鍵共性技術研發、工程驗證與產業化支撐,對強化先進功能纖維領域的戰略科技力量奠定了堅實基礎,也為掌握發展主動權,提升我國先進功能纖維產業的核心競爭力增添了強勁動能。
當前,我國面臨“百年未有之大變局”,國內外宏觀局勢復雜多變,關鍵材料及核心技術受制于人、成果轉化斷盲點多,產業化比例低等問題,在一段時間內還會繼續存在。在這樣的背景下創新中心未來如何發展?繆漢根表示,創新中心將圍繞國家制造業創新中心的建設要求,以及“十四五規劃”和 2035 遠景目標綱要,重點打造“一個中試基地”,搭建“四個重點實驗室”、“三 個服務平臺”,加速“四個科研成果應用轉化”。作為牽頭單位,盛虹將聯合各股東單位和聯盟單位,繼續發揮創新主體作用,以“面向世界科技前沿、面向經濟主戰場、面向國家重大需求、面向人民生命健康”作為出發點和落腳點,做好創新中心建設的“助推器”、“主力軍”,在資本、人才、技術、市場等各要素環節,為中心建設全力提供支持。
對于創新中心的未來發展,孫瑞哲亦提出三點建議:
一是以質量為核心,加快形成引領性戰略科技力量。加強頂層規劃,聚焦關鍵領域創新。圍繞纖維的基本屬性改變和衍生屬性拓展,加強基礎研究與技術積累,注重原始創新,推動纖維新材料向著更加高性能、多功能、輕量化、柔性化方向發展。充分融入數字經濟,推動纖維制造關鍵核心技術的突破與技術迭代能力的提升。
二是以效率為核心,著力打造協同型產業創新生態。完善以企業為主體、市場為導向、產學研深度融合的技術創新體系,推動各類創新資源的高效銜接與集成。深度合作與協同,減少資源的分散、低效、重復投入,提升產業整體創新效能。加快公共數據平臺、技術協同平臺的建設。
三是以價值為核心,逐步完善市場化的成果轉化體系。堅持需求導向、應用導向的技術創新,加快創新鏈和產業鏈的融合,科學評估技術的潛力與成熟度,精細化地推動產業化、商業化進程。以“一需多材”和“一材多用”為引導,推動纖維材料應用場景的拓展與升級,形成需求牽引供給的良性循環。
產業的創新發展需要沃土,需要良好的產業環境。江蘇省工業和信息化廳副廳長池宇表示,江蘇是我國制造大省、是制造強國戰略推進的中堅力量,紡織產業及化纖產業是江蘇省產業結構的重要組成部分,是江蘇省經濟和社會發展的重要支撐,江蘇形成了密切協作配套的企業生態圈,還培育出一批特色化專業市場。未來省工信廳將持續給予創新中心鼎力支持,希望創新中心圍繞高端用纖維材料及紡織品、功能纖維新材料、前沿纖維新材料等領域,開展共性關鍵技術和競爭前沿技術研發;瞄準新原理、新工藝、新技術,補短板、鍛長鏈,積極實施技術轉移和擴散,形成“產學研用融”協同創新機制,促進產業升級、優化產業結構、實現可持續發展。
聚創新資源 鑄創新高地
在后疫情時代,科技創新、綠色發展、智能制造正成為產業轉型升級的核心驅動力,產業安全發展亦是重中之重,而這些關鍵因素均已融入到創新中心的發展基因中。近兩年來,創新中心始終堅持“前瞻·破壘·綠色·創新·引領”理念,整合匯聚全國纖維創新資源和打造創新生態系統,有效實現資源的協同配置和優勢互補,為國家創造經濟、社會和環境價值,努力打造世界創新高地,并已有小成。在創新中心建設成果匯報環節,東華大學校長、中國工程院院士俞建勇作主題報告:新階段·新理念·新格局--先進纖維新材料科技創新高質量發展,對創新中心能力建設、創新發展、未來展望等方面作了詳盡介紹,其中的五大亮點令人印象深刻。
前瞻—構建再生紡織品可信平臺
我國再生纖維2020年產量約1000萬噸,居世界第一,當前再生纖維發展進入已從簡單替代到了高質量發展轉變階段,但再生纖維現有認證體系受制于人、管控體系不健全(GRS、CU),基于此,構建技術先進、高效協同的再生紡織品可信平臺意義重大、迫在眉睫。2021年4月12日,創新中心聯合阿里與環思團隊組織召開大數據及纖維智能制造工程實驗室“再生紡織品可信平臺”項目啟動會。
通過該項目,可依托大數據和云平臺,利用標識解析和區塊鏈技術,建設從瓶片到終端品牌的再生可信平臺;打通原材料交易、纖維、紗線、面料、服裝加工、終端品牌全流程數據互聯互通;打造采購、物流、生產、質檢、環保、銷售、倉儲等數據互通、交叉認證體系。從而實現再生資源可追溯、推進數字化認證、提升社會責任,即實現再生可持續紡織產品的可追溯,提高產業鏈的透明度;實現生產數據、倉儲數據、物流數據、交易數據的可信上鏈;發揮再生產品的綠色低碳溢出效應,促進行業良性發展。未來幾年,平臺將實現從1.0到3.0躍遷,進一步擴展平臺價值、創造效益,參與制定行業規則,使全產業鏈參與到平臺中。
破壘—攻克纖維界面處理技術
作為化纖生產大國,目前中國化纖產量約占全世界總量的70%以上。纖維界面處理劑(包括FDY/POY油劑和DTY油劑等)在化纖生產中起著舉足輕重的作用,其可賦予纖維平滑性和抱合性,并大幅降低靜電產生或靜電密度,保護纖維免受損傷,減少毛絲和斷頭率,以確保紡絲和后道加工等工藝順利進行。據統計,目前國內化纖油劑年消耗量超50萬噸,產值超100億元。但在國內形成規模的化纖企業中,使用的化纖油劑有90%以上依賴進口,纖維油劑的自主可控成為產業安全發展的重要保障。
基于此,創新中心積極探尋行業協同創新模式,共建纖維界面處理劑的產業聯盟,致力于開展高端纖維和特種纖維界面處理劑的創新制造,重點解決功能化FDY、POY、碳纖維、聚乳酸、芳綸、聚苯硫醚等纖維所用進口界面處理劑對國內化纖產業的“卡脖子”問題。未來幾年,首先要補短板,實現FDY和POY油劑的國產化替代,確立化纖油劑國產化方向;其次要突破國產油劑性能,全面趕超進口產品,形成全產業鏈系列化,建立油劑評價體系;然后是制定行業產品標準樹立品牌,取得化纖油劑領域話語權。從而構建自主創新的油劑制備體系,推進纖維全產業、品種全覆蓋的油劑供給安全可控,開拓行業發展新格局。
綠色—突破無銻、阻燃聚酯纖維制備技術
聚酯纖維是化學纖維中的第一大品種,產量占化學纖維總量約85%。聚酯行業在纖維生產、織造、印染后處理過程中,限制或降低銻系催化劑的要求已經成為行業共性技術難題。亟需開發和推廣使用新型環保催化劑體系,來解決行業綠色可持續發展的技術瓶頸。同時,聚酯纖維為可燃材料,其應用領域涵蓋服用、家紡、產業用等眾多領域,故其阻燃纖維關鍵技術的開發及應用關乎國計民生。
目前,無銻聚酯技術及應用尚不成熟,阻燃聚酯技術及標準亦有待提升?;诖?,在突破無銻聚酯技術方面,創新中心整合股東單位技術資源,從聚酯制造的高效柔性化、無銻環保為切入點,貫通全流程的綠色化、產品的功能復合化,具體包括攻克高耐水解性鈦系催化劑復配關鍵技術,優化催化劑聚合添加工藝及熔體管道輸送技術,實現聚酯酯化與縮聚的高效穩定催化效果,建立無銻聚酯纖維質量標準,統一鈦系催化劑聚合、紡絲工藝的技術規范體系。在攻克阻燃聚酯技術方面,創新中心聚焦于建立萬噸級柔性化、智能化聚酯熔體直紡產業化運行裝置,攻克長效環保阻燃聚酯纖維及制品的產業化成套技術;建立全產業鏈工程化協同開發體系,具體包括建立阻燃聚酯纖維質量評價體系、形成阻燃聚酯纖維及制品一體化的產業鏈集成開發與應用系統、實現系列化高性價比的阻燃紡織品的產業化生產等。未來幾年,要實現無銻、阻燃聚酯纖維制備技術的工程集成、示范應用,并進一步促進全行業環保型催化劑、阻燃聚酯的應用推廣普及,成為交通、軍工、公共場所、個人防護等領域阻燃紡織品解決方案的提供者。
創新—組織安全防護用纖維科研攻關
為深入貫徹黨中央決策部署,履行社會責任,2020“盛虹 ? 應急保障與公共安全用纖維材料及其制品科研攻關項目”
從產、學、研、用全產業鏈合作、協同創新,設立了防護口罩、隔離服、手術衣等應急防護新材料研發項目31個,有效推動我國應急防護用纖維材料及其制品關鍵核心技術的創新。其中,這些項目承擔單位涉及面廣泛,整合產業鏈上下游,涵蓋科研院所、高校、知名企業;品類呈豐富性、實用性、應急性特點;技術兼具突破性、創新性、先進性。其影響力更是覆蓋長三角地區,輻射至全國。
引領—制定關鍵技術創新路線圖
當前,在全球先進功能纖維領域,纖維領域與新興科技交叉與融合,已形成前所未有的多維發展空間,呈現出綠色、多元、極限、智能、融合、服務等新的發展趨勢?!笆奈濉逼陂g,纖維新材料行業亟需在紡織纖維新材料、綠色要素研發技術、先進纖維及制品技術、纖維材料大數據智能制造技術、標準體系建設等方向補齊短板,從而推動我國紡織制造業從“大而強”走向高端引領。為此,創新中心及聯盟制定了《國家先進功能纖維創新中心及聯盟“十四五”關鍵技術創新路線圖》,聚焦纖維新材料、綠色要素、纖維材料大數據智能制造、標準體系建設四大領域。
“科技創新要面向世界科技前沿、面向經濟主戰場、面向國家重大需求,面向人民生命健康,只有縮短從實驗室到產業化的距離,才能更好地通過技術進步激發科技創新的內生動能。創新中心要發揮自身優勢,爭取到2025年成為引領我國先進功能纖維產業持續創新的助推器,支持產業取得國際競爭優勢;到2030年成為全球先進功能纖維產業頂級創新機構,支持產業引領國際產業發展,并進一步拓展研究內容,圍繞整個紡織產業薄弱環節進行攻關,最終實現紡織產業研究內容全覆蓋?!边@是俞建勇對創新中心美好未來的描摹。
匯一流人才 凝創新團隊
人才實力是創新中心的持續發展的重要基石。自設立以來,創新中心就特別注重科研人才梯隊建設,目前已經建立了以首席科學家——東華大學校長、中國工程院院士俞建勇等7位行業領域頂尖院士領銜的戰略咨詢委員會,并根據研發方向和致力于攻克的關鍵共性技術,配備了8個運營、技術雙負責人制的頂尖創新技術團隊,吸納了213名科技人員。創新中心的發展離不開業內院士專家等團隊的悉心指導和耐心扶持,大會為中國工程院院士俞建勇、孫晉良、蔣士成、姚穆、王玉忠、陳文興,中國科學院院士朱美芳頒發了創新中心院士專家團隊聘書。
在高端論壇環節,兩位院士王玉忠、朱美芳和東華大學科研院院長丁彬分別就阻燃纖維及其紡織品、結構功能一體化防護纖維與制品、納米纖維及其運用作了專題報告。創新中心總經理王華平主持高端論壇環節。
中國工程院院士王玉忠介紹,其團隊研發出的高溫自交聯炭化阻燃不熔滴聚酯(PET)綠色環保,在中低溫時不發生交聯,在燃燒高溫時能夠迅速交聯炭化,其極限氧指數能夠達到36%,能夠通過垂直燃燒V-0級且不熔滴。團隊研發出的高強度高玻璃化轉變溫度(Tg)的阻燃不熔滴聚酯(PET)采用物理交聯網絡,增強了聚合物大分子鏈間的相互作用力;使玻璃化轉變溫度(Tg)顯著提高,最高可達109攝氏度;拉伸強度可達81.3Mpa,比純PET提高了63%。團隊研發出的自催化-自解聚阻燃不熔滴聚酯(PET),實現了可催化聚酯單體的酯交換及縮聚反應,催化效果優于商用催化加;且可自解聚,BHET(對苯二甲酸雙羥乙酯)產率達到76%。
中國科學院院士朱美芳介紹了結構功能一體化防護纖維與制品的發展情況,重點介紹了抗菌防護纖維最近幾年的主要進展,以及聚烯烴防護服的研究。當前其實驗室正在為制備耐磨性高、透氣性好、阻隔性強的聚烯烴微細纖維提供基礎理論和關鍵技術,突破國際公認技術壁壘,助力高端防護服和抗疫醫用。她還指出,合成纖維源于歐美,但發展于中國。當前中國化學纖維產量全球第一,正在經歷‘有大到強’的過渡。早在1992年,東華大學就建立了國家重點實驗室,聚焦于國家基地、國際前沿和國家戰略。纖維材料改性是國家重點實驗室的研究方向。在高性能纖維與復合材料方面,研究有機/無機高性能纖維及其復合材料,滿足航空航天、國防軍工、高端裝備與先進制造業務等領域的戰略需求。在功能纖維與低維材料領域,研究多學科交叉融合,為功能、化智能化纖維材料制備及其工程化開發提供理論基礎,為前瞻性纖維研究,以及量大面廣的纖維和紡織產業提供核心技術支撐。在環境友好與生物基纖維領域,研究能夠替代石油資源的生物基原料纖維綠色加工、集成技術,突破生物基纖維材料的綜合利用和性能提升,構建纖維全生命周期循環再利用技術體系。
東華大學科研院院長丁彬介紹了我國納米纖維的研發進展及運用。他談到,1934年,福馬斯首次發明了靜電紡絲技術。靜電紡絲法目前是生產制造納米纖維的主要技術,已經實現了產業化,其原料種類包括除了聚烯烴以外的大部分聚合物。2019年,東華大學團隊首次制備出了柔性陶瓷纖維膜。柔性陶瓷納米纖維的成型過程,包括前驅體溶膠、靜電紡絲/高溫煅燒、陶瓷納米纖維成型等階段。柔性陶瓷納米纖維膜可用于軍用導彈電池隔熱器件。此前,我國該器件使用的材料是從美國進口的ASPEN氣凝膠,但目前用得是我國自主研發的柔性陶瓷納米纖維膜。柔性陶瓷納米纖維膜還可用于軍事及應用救援用的消防服、消防應急包、軍用飛行器,以及民用及工程用的隔熱手套、高鐵/列車組、隔熱管道等領域。此外,納米纖維還可用于制作空氣過濾材料、防水透濕膜、油水分離膜、氣凝膠等。
三年桃有花,未來盛芬華。讓我們拭目以待,創新中心如何以創新纖維技術為載體,以“關鍵技術創新路線圖”為牽引,打造從纖維到終端產品的創新應用生態,完成跨界協同創新生態鏈之“蝶變”,在紡織強國夢與中國夢同頻共振中有大作為、大貢獻。
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