紡織是青島的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，海洋是青島的最大特色。兩者碰撞，能擦出怎樣的“火花”？青島大學(xué)、明月海藻集團(tuán)、即發(fā)集團(tuán)、青島源海新科等青島高校、企業(yè)做出了回答：向海洋要原材料，開發(fā)“新纖維”。
科研人員從實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)研究做起，啃硬骨頭、坐冷板凳，實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)從“0”到“1”的突破。他們將海藻、蝦蟹殼等制成纖維，推動(dòng)相關(guān)技術(shù)成果成功應(yīng)用于日用生活品、服裝、高端設(shè)備等，開拓了纖維的“第三來源”，為我國(guó)建設(shè)“海上棉倉(cāng)”提供了可能。
從蝦蟹殼到海藻，青島在海里找纖維
纖維是日常生產(chǎn)、生活中必不可少的原料，主要有兩大類，一類是棉麻毛絲等天然纖維，一類是以石油、煤炭等為原料加工而成的合成纖維。兩類纖維均有一定的局限性，棉麻毛絲等主要來源于地表，需要占用大量農(nóng)田，產(chǎn)量有限。合成纖維需要消耗石油、煤炭等一次性能源，從采油、采煤到煉制，再到形成最終纖維產(chǎn)品，加工過程復(fù)雜，極易造成污染。同時(shí)，合成纖維制品舒適性相對(duì)較差，對(duì)環(huán)境也不友好，無害化處理難度大。
海洋是擁有豐富資源的“聚寶盆”，能不能向海洋要纖維？青島高校、企業(yè)科研人員開啟了自己的探索。他們以海洋廣泛存在的海藻、蝦蟹殼等為研究對(duì)象，開拓纖維的“第三來源”。
早在2000年左右，即發(fā)集團(tuán)就將目光鎖定在了蝦、蟹等海洋生物甲殼上面。從零散的研發(fā)到系統(tǒng)的推進(jìn)，經(jīng)過幾年努力，他們研發(fā)出“海洋生物甲殼質(zhì)纖維”。該纖維成為第一個(gè)從自然界中提煉并研發(fā)成功的抗菌防臭功能纖維，獲得國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。此后，即發(fā)集團(tuán)在甲殼質(zhì)纖維的研發(fā)上持續(xù)發(fā)力，2010年完成了科技部國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目——甲殼素纖維紡織材料加工技術(shù)課題；2012年研發(fā)的“高吸液型殼聚糖纖維及醫(yī)用纖維”經(jīng)專家鑒定，項(xiàng)目總體技術(shù)上達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，其中產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。“目前，我們?cè)诩讱に乩w維領(lǐng)域獲得了6項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利、2項(xiàng)國(guó)外PCT專利。”即發(fā)集團(tuán)新材料研發(fā)工程師衣宏君介紹。
對(duì)海藻纖維的研究，國(guó)外開始于上世紀(jì)40年代，但沒有取得實(shí)質(zhì)性突破。2004年，青島大學(xué)海洋纖維新材料研究院院長(zhǎng)、省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任夏延致團(tuán)隊(duì)開始了利用海藻資源制取纖維的大膽嘗試。他們驚喜地發(fā)現(xiàn)，海藻纖維是一種天然的阻燃材料。此外，它還具有抑菌防霉、環(huán)保無毒、可降解、舒適性好等優(yōu)點(diǎn)。比如在抑菌方面，海藻纖維對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的抑菌率達(dá)到99%；在舒適性方面，優(yōu)于棉，可與羊絨和絲綢媲美。
同時(shí)，海藻纖維的原材料海帶比較容易獲得，一畝海田可產(chǎn)5-10噸淡干海帶，能夠提取出約1-2噸纖維級(jí)海藻酸鈉，而99%的纖維級(jí)海藻酸鈉可加工成海藻纖維，幾乎沒有副產(chǎn)品。照此計(jì)算，一畝海田能制造出的海藻纖維產(chǎn)量大概是一畝棉花的纖維產(chǎn)量的5倍以上。于是，夏延致團(tuán)隊(duì)開始在海藻纖維領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力。
打通全產(chǎn)業(yè)鏈，建設(shè)“海上棉倉(cāng)”
以海藻纖維為代表的海洋類纖維天然優(yōu)勢(shì)明顯，卻也存在不耐洗滌、強(qiáng)度差、染色難等痛點(diǎn)問題，這阻礙了海藻纖維在紡織領(lǐng)域的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
“我們能不能突破關(guān)鍵技術(shù)，將海藻纖維做成紡織用纖維？”夏延致在和團(tuán)隊(duì)成員討論時(shí)，提出了建設(shè)“海上棉倉(cāng)”的設(shè)想。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)撲下身子、一步一個(gè)腳印，在實(shí)驗(yàn)室里反復(fù)實(shí)驗(yàn)、反復(fù)研究，尋求關(guān)鍵技術(shù)從“0”到“1”的突破。
2023年，國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局發(fā)布第二十四屆中國(guó)專利獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)名單，夏延致團(tuán)隊(duì)申報(bào)的“一種耐鹽、耐洗滌劑海藻纖維的制備方法”項(xiàng)目獲中國(guó)專利銀獎(jiǎng)，解決了海藻纖維及其紡織品不可洗滌的技術(shù)難題，將海藻纖維的可洗滌時(shí)間從幾分鐘提高到了70多個(gè)小時(shí)，為海藻纖維在紡織服裝等領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
將海藻纖維強(qiáng)度提升到棉花的1.2倍到1.5倍、研發(fā)出海藻纖維染色關(guān)鍵技術(shù)、研發(fā)出吸水倍率最高為自身重量200倍的高吸水海藻纖維……20年的研究“冷板凳”換來了一項(xiàng)又一項(xiàng)技術(shù)突破，多年的技術(shù)攻關(guān)讓夏延致團(tuán)隊(duì)成為海藻纖維領(lǐng)域的全球領(lǐng)跑者。2023年，在中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)舉行的鑒定會(huì)上，夏延致牽頭完成的“千噸級(jí)紡織用海藻纖維產(chǎn)業(yè)化成套技術(shù)及裝備”項(xiàng)目獲得與會(huì)專家“國(guó)際領(lǐng)先”的評(píng)價(jià)。
值得一提的是，夏延致團(tuán)隊(duì)將技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用同步推進(jìn)。“我們已經(jīng)掌握了紡織用海藻纖維領(lǐng)域的全套理論成果，研發(fā)出了耐洗滌、可染色、強(qiáng)度高的生產(chǎn)技術(shù)工藝裝備，打通了上游利用海帶等制造纖維級(jí)海藻纖維原材料，中游海藻纖維生產(chǎn)、開發(fā)，下游利用海藻纖維制作各類紡織品的全產(chǎn)業(yè)鏈。”夏延致介紹。而從全球來看，尚沒有科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)能夠做到這一點(diǎn)。
2019年，由青島大學(xué)、青島秉金資本公司等共同組建的青島源海新材料科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“源海新科”）自主建成了世界上唯一一條具有天然阻燃抑菌功能的紡織服裝用海藻纖維產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線，并于2023年7月通過科技成果鑒定。這條生產(chǎn)線的年產(chǎn)能可達(dá)5000噸，是目前世界上海藻纖維年產(chǎn)能最大的生產(chǎn)線。
突破一項(xiàng)項(xiàng)技術(shù)，應(yīng)用更加廣泛
科技成果從“紙面”落到“地面”，才能迸發(fā)出更多活力，真正為人類生產(chǎn)生活服務(wù)。隨著一項(xiàng)項(xiàng)技術(shù)突破，來自海洋的纖維應(yīng)用范圍也越來越廣。
即發(fā)集團(tuán)已經(jīng)利用甲殼素纖維開發(fā)出了殼聚糖針刺無紡布、水刺無紡布、熱風(fēng)無紡布、纖維混紡紗線、面料、紡織品、面膜等系列產(chǎn)品。部分產(chǎn)品尤其是醫(yī)用敷料產(chǎn)品已出口到了歐盟、東南亞、美國(guó)、日本等國(guó)家和地區(qū)。“目前甲殼素纖維主要作為功能性材料應(yīng)用，比如用來制造疏水或親水的醫(yī)用敷料。集團(tuán)年用量大概在100噸左右。”衣宏君告訴記者。
在明月海藻集團(tuán)，海藻纖維已用來制作醫(yī)用疤痕貼、藻酸鹽創(chuàng)可貼、面膜布、X-光醫(yī)用顯影線、凝膠膜布等系列產(chǎn)品。“海藻酸鹽纖維制成的非織造布在醫(yī)用敷料領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，與傳統(tǒng)棉紗布相比，海藻酸鹽敷料的吸濕性高、止血性能好，并能在傷口表面形成一層水凝膠，既能給傷口提供一個(gè)良好的愈合環(huán)境，又能在傷口愈合后無疼痛地去除，具有促進(jìn)傷口愈合的獨(dú)特性能。”該集團(tuán)相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹。
2023年11月，大灣區(qū)國(guó)際紡織紗線博覽會(huì)在深圳舉行。源海新科展臺(tái)前熱鬧非凡，前來咨詢、洽談合作的面料、紡織服裝企業(yè)絡(luò)繹不絕。“我們展出了30多個(gè)海藻纖維產(chǎn)品。”源海新科投資人兼董事王海寧介紹，目前該公司生產(chǎn)的海藻纖維不僅可以用在衛(wèi)生護(hù)理、紡織服裝等領(lǐng)域，還可以用于阻燃工程、生物醫(yī)用等領(lǐng)域。
不過，目前紡織級(jí)海藻纖維整體銷售量仍然較小，尚沒有形成規(guī)模效應(yīng)。“2023年海藻纖維的銷量大約在100噸左右，基本上可以實(shí)現(xiàn)盈虧平衡。”夏延致認(rèn)為目前海藻纖維正處于“蓄勢(shì)待發(fā)”階段，今后隨著廣泛應(yīng)用，海藻纖維產(chǎn)量將持續(xù)提升，產(chǎn)業(yè)盈利能力也會(huì)大幅度提升。
