纖維閉環再利用技術，通過分子/催化劑/合成技術設計創新，為“閉環材料經濟”提供理想模型，也為未來高性能可循環聚合物的開發開辟新方向。

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纖維已經成為我們現代生活中不可或缺的材料，但與此同時，它們的環境影響也令人堪憂。傳統的機械回收主要通過清洗、粉碎和重塑的方式對塑料進行再利用，但這種方式存在以下問題：1. 性能退化：經過機械回收的纖維往往因雜質污染而導致性能下降，難以應用于高質量產品。2. 混合廢料難處理：機械回收對混合廢料的兼容性較差，許多高性能纖維無法得到有效回收。亟需發展纖維“閉環回收”技術，實現分子級可化學循環。

上述文章開發了一種模塊化分子編輯策略，將廢棄PBT轉化為可持續的PBAT。首先通過羥基-酯交換反應引入AA和BDO單元，生成帶羥基末端的PBAT-OH；隨后利用羧基-酯交換或酯-酯交換反應修飾其羥基末端，制備出四種不同端基的PBAT變體。該方法突破了傳統單組分PBAT的功能限制，實現了主鏈和端基可定制的PBAT合成，并成功制備出高性能、可3D打印的純PBAT。中試實驗（100升規模）驗證了該工藝的大規模生產可行性。這些功能性PBAT廣泛適用于注射成型零件、3D打印組件等領域，且支持PBAT變體間的相互轉化，實現閉環回收。此策略為報廢PBT直接轉化為高性能、可持續、多功能材料提供了可行路徑，具有顯著商業價值。

吉林大學張越濤教授研究團隊開發了一種基于氯化鎂（MgCl2）的催化體系。MgCl2是一種價格低廉、廣泛可得的化學物質，但是在聚酯材料的閉環回收中展現出優異性能，實現廉價催化劑助力閉環回收。

Xuan Pang等（https://doi.org/10.1021/jacs.5c00044）開發了一種基于甲基丙烯酸酯的新型聚酯合成平臺，通過設計具有特殊取代結構的六元環內酯單體，實現高性能聚酯的溫和制備與化學循環。研究團隊以甲基丙烯酸酯、丙二酸酯和甲醛為原料，通過邁克爾加成反應與分子內環化反應，成功合成了五種γ位含雙取代基的六元環內酯，其取代基涵蓋甲基至正丁基等多種官能團。隨后，系統篩選催化劑發現，二苯基磷酸（DPP）在引發劑存在下可高效催化內酯的開環聚合（ROP），所得聚酯分子量最高達37.0 kg/mol，且分散度低（?≈1.1-1.5）。通過調控取代基結構，聚酯的玻璃化轉變溫度（Tg）可從20°C降至-51°C，與聚丙烯酸酯的熱性能趨勢高度一致；同時，雙取代結構顯著提升了材料的結晶性與耐熱性——高結晶性聚酯的熔點（Tm）較單取代體系提升84°C。此外，基于熱力學平衡分析，該聚酯在80°C溫和條件下可完全解聚為原始單體，突破了傳統六元環內酯聚酯需高溫高壓回收的瓶頸。

“仿生+纖維”，為綠色制造高強度纖維提供了新范式，有望推動合成生物學與材料科學的深度融合。

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美國西北大學Sinan Keten團隊聯合圣路易斯華盛頓大學張復宗團隊在《科學·進展》（Science Advances）發表最新研究成果，通過多尺度模擬與實驗驗證，揭示了合成蜘蛛絲纖維后拉伸工藝對力學性能的調控機制。該研究構建了首個基于拉伸過程的機械性能預測模型，為設計高強度、高韌性仿生纖維提供了全新策略。

新加坡國立大學Swee Ching TAN、吉林大學朱有亮等團隊合作，報道了一種模仿蜘蛛吐絲過程的常溫常壓自發相分離紡絲技術（PSEA）。該方法無需額外加熱、紫外固化或凝固浴等條件，獲得的功能性軟纖維具有足夠的強度（超過6 MPa）、柔軟性和可伸縮性（應變超過500%），同時兼具優異導電性（約1.82 S m?1)和多模態感應能力，可以廣泛應用于智能織物等可穿戴電子產品。這一創新制備方法為生產多種功能集成的柔性纖維材料提供了高效低成本解決方案，該研究成果有望為纖維電子學領域的材料開發和創新應用開辟新的途徑。

（High-strength and ultra-tough supramolecular polyamide spider silkfbers assembled via specifc covalent and reversible hydrogen bonds）研究通過反向模仿同為聚酰胺纖維尼龍和聚乙烯等合成商業纖維，通過引入特定的二硫鍵，將蛛絲蛋白分子端到端線性共價連接，增加了它們的分子量(鏈長)，從而通過提高ASM-INCBED和INCBED來提高纖維的韌性和拉伸強度。獲得了第一個分子量超過1000 kDa的工程蜘蛛絲蛋白，并生產出高韌性(433 MJ/m3)和抗拉強度(1180 MPa)的絲線，比凱夫拉的韌性高出8倍。這將為開發滿足工業需求的環保和可持續的結構材料提供理論指導。這一突破也為蜘蛛絲作為合成商業纖維的環保替代品的可持續發展提供了新的機遇。

 Lyocell纖維的阻燃,是先進材料領域的革新技術與重要突破。

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近年來，隨著不可再生資源的過度消耗，利用可再生綠色生物質資源制備纖維材料受到研究者廣泛關注。以纖維素為原料生產的Lyocell纖維等再生纖維素纖維已廣泛應用于紡織服裝等領域。然而，與大多數纖維材料類似，Lyocell纖維的極限氧指數（LOI）值僅為17%，屬于易燃材料，其易燃特性不僅增加了潛在的火災威脅，還極大限制了其應用領域。因此，對Lyocell纖維進行阻燃改性并賦予其多功能特性具有重要研究意義，不僅能提升其防火安全性能，還能拓寬其應用場景、提升市場競爭力。

（https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.162182）以己二胺、三聚氰胺和原兒茶醛為原材料，合成了同時含鄰苯二酚結構的線型(LTS)和星型(STS)拓撲結構。基于LTS和STS對Fe3+的螯合作用，進一步制備了具有不同拓撲結構的阻燃Lyocell纖維(Lyocell@LTS@Fe、Lyocell@STS@Fe)。改性纖維的峰值熱釋放速率(PHRR)和總熱釋放量(THR)顯著降低，Lyocell@STS@Fe表現出更高的阻燃效率。密度泛函理論(DFT)計算揭示了LTS與STS在分子靜電勢、軌道能級及結合能方面的差異性，STS能與纖維素單體形成多重氫鍵的穩定復合結構，表現出優異的界面結合能力。在200-400 nm紫外光譜范圍內，改性Lyocell纖維的平均紫外光透過率顯著降低，表現出抗紫外線性能；同時改性纖維在模擬太陽光輻照(1 sun, AM 1.5G)下顯示出光熱轉換特性。為開發阻燃多功能纖維材料提供了可借鑒的研究策略。

由通用技術新材中紡院、中紡綠纖、中紡化工共同研發的阻燃Lyocell纖維項目萬噸級生產線再次進行連續穩定生產，順利制備出32噸高強度阻燃Lyocell纖維產品。此次生產的阻燃Lyocell纖維極限氧指數（LOI）值達到29.4%，纖維干強在2.8-3.0cN/dtex，綜合性能較試生產及小規模生產階段顯著提升，纖維性能在全球的阻燃纖維素纖維中具有優勢，充分展現了阻燃Lyocell纖維技術持續優化的效果。

水凝膠纖維，結合了水凝膠材料的柔軟性、濕潤性、生物相容性和環境響應性，以及纖維材料的高長徑比、各向異性和柔韌性，是未來的研究熱點。

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水凝膠纖維（HFs）是近年來受到廣泛關注的一類先進材料，它們在生物體中廣泛存在，如肌肉、神經和結締組織，能夠傳輸物質和能量，通過協作的自下而上構建實現重要的生命功能。正是基于其在生命體中的豐富存在和重要功能，開發能夠緊密模仿生物功能的HFs顯得尤為重要。HFs以其高含水量和纖維狀形態為特征，內部具有交聯網絡，兼具水凝膠材料的柔軟、濕潤、環境響應和生物相容性等功能特性，以及纖維材料的高長徑比、各向異性、柔韌性等結構優勢。這種獨特的組合使得HFs在生物醫學、能源和環境科學等領域具有巨大的應用潛力。

北京服裝學院吳漢光教授與北京化工大學田明教授合作，發表了題為“Strain-Insensitive Stretchable Conductive Fiber based on Helical Core with Double-Network Hydrogel”的研究成果。該研究采用微流控紡絲技術，將具有半互穿網絡結構的螺旋形導電聚合物水凝膠芯層引入到全聚合物纖維中，實現了全聚合物可拉伸導電纖維的連續穩定制備，并通過優化工藝參數，提升了材料結構與性能的協同性。所制備的纖維具有500%的斷裂伸長率和147 S/cm的體積電導率，在100%應變下電阻變化率僅為5%，在2000次循環拉伸后依然保持良好的性能穩定性。憑借其良好的導電性及抗拉伸干擾性能，該導電水凝膠纖維在可拉伸導線、自供電傳感器和電熱加熱器等智能穿戴領域展現出廣闊的應用前景。

東華大學朱美芳院士、侯凱教授團隊在《Chemical Reviews》上發表題為“A Review of Hydrogel Fiber: Design, Synthesis, Applications, and Futures”的綜述論文，系統梳理了水凝膠纖維領域的最新研究進展。文章全面總結了材料選擇、結構設計、制備方法及應用拓展等關鍵內容，為該領域未來的基礎研究與應用開發提供了重要的理論指導和技術參考，推動水凝膠纖維在生物醫學、柔性電子、能源存儲、環境治理等多個方向的深入應用與發展。

纖維3D打印技術，超細纖維規模化研制的新策略。

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3D 打印（3DP）是一種通過對三維模型進行切片處理，得到三維數字模型的二維截面節點信息，并最終以逐層沉積的方式制造三維實體零件的增材制造技術。近年來，3D 打印技術已經成為材料制造領域的一個熱點并將推動新一代高性能材料產業革命。3D 打印的無模制造、高設計自由度、低成本快速成型、靈活制造等特點促進了 3D 打印技術的進步與發展，并使其有著廣闊的發展前景。

為了提高 3D 打印制件的綜合力學性能，采取了一系列增強方法，如將炭粉、玻璃顆粒、短切纖維等與熱塑性樹脂混合，在打印時通過噴嘴共同擠出，對復合材料制件起到一定的增強作用。通過這種增強方式得到的復合材料性能取決于增強體含量、增強體長度、增強體取向以及增強體與基體間的界面情況等一系列因素。然而，與傳統復合材料相比，其力學性能仍然很差。同時由于增強方法的限制，復合材料制件的綜合力學性能相較于純熱塑性聚合物綜合力學性能提升有限。為了進一步提升 3D 打印復合材料制件的性能，美國 Continuous Composite 公司基于光固化工藝（SLA）提出了連續纖維增強復合材料 3D 打印的概念，并將連續纖維 3D 打印技術注冊為 CF3D。Ryosuke等基于 FDM 工藝，發表了關于連續纖維增強復合材料 3D 打印的第一篇研究文章。自此，連續纖維增強復合材料 3D 打印成為國內外學者研究的一個熱點問題。(復合材料科學與工程, 2023, 11:122-128)

DM 成型示意圖(箭頭表示零件的相對機械運動)

基于 FDM 工藝進行短切纖維增強復合材料 3D 打印的液相沉積模型

伊利諾伊大學厄巴納香檳分校的研究人員開發出一種新方法（Nature Communications, 2025, 16: 842），用于制造直徑小至1.5微米的超細纖維，為模仿生物纖維結構提供了一種可擴展的技術。與傳統制造方法不同，3DPX技術通過溶劑交換實現擠出聚合物細絲的快速固化，克服了傳統方法在靈活性和高縱橫比方面的局限。該工藝的打印速度可達到5毫米/秒，遠超傳統的彎月面引導打印技術。通過使纖維幾乎立即固化，可以有效避免毛細管效應引起的斷裂，從而確保精細結構的穩定性。3D打印超細纖維——采用5微米的噴嘴可以生產出直徑僅1.5微米的纖維，長寬比超過3400。研究人員對支撐凝膠的流變性以及聚合物成分進行了精細調整，以確保在這一規模下的工藝穩定性，證明了這項技術的可靠性。3DPX的功能，包括材料庫、特征尺寸和幾何形狀——與現有技術相比，3DPX技術在直接墨水書寫特征尺寸上創下了新紀錄。以前的嵌入式3D打印技術難以達到8微米以下的精度，而3DPX技術將此降至1.5微米。與電流體動力（EHD）打印和氣溶膠噴射打印不同，后者通常速度較慢且需要外部支撐，3DPX技術則工作速度更快，并允許進行自由形狀、無支撐打印。

高性能納米纖維：一種適用于極端環境的納米構筑單元。

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航空航天等高技術領域對工程結構材料性能的提升不斷提出新的需求，研制全面超越工程塑料、陶瓷和金屬材料等傳統結構材料的新型輕質高強材料，對相關領域的實際應用具有重要的戰略意義。

通過微生物合成在常溫常壓下低成本大規模制備纖維素納米纖維水凝膠，然后通過水凝膠層層組裝與壓縮制備纖維素納米纖維板（CNFP），這種可持續新型天然納米纖維仿生結構材料集成了輕質高強韌、高尺寸穩定性、抗熱震、抗沖擊、高損傷容限等多種優異性能，綜合性能突出，成本僅為0.5美元 / 千克，低于大多數塑料，是一種低成本、高性能、環保的工程材料替代品，在輕量化抗沖擊防護及緩沖材料、空間材料、精密儀器結構件等應用領域具有廣闊的應用前景。

Journal of the American Chemical Society, 2025, 147, 7939–7949. 提出了一種基于分子插層的高效芳綸納米纖維制備方法，成功將生產時間從一周縮短至4分鐘，并將纖維濃度提升至10 wt%。分子插層通過選擇性插入芳綸微纖維的晶體邊界，削弱了纖維間的非共價相互作用，加速了纖維的解離過程。該方法不僅實現了芳綸納米纖維的大規模生產，還為芳綸廢料的回收和高性能復合材料的制備提供了新途徑。這一技術的成功應用將推動芳綸納米纖維在熱絕緣材料、阻燃材料等領域的廣泛應用，并為納米材料的工業化生產開辟了新的道路。

對極地、深海和太空的探索一直是人類關注的焦點，這為開發能滿足超高/低溫、腐蝕、輻射等極端環境要求的先進材料帶來了機遇和挑戰。聚對苯撐苯并二噁唑纖維（PBO纖維）作為高性能纖維之一，在比強度和比模量、耐熱性、耐化學腐蝕性、阻燃性等方面具有顯著優勢，其拉伸強度5.8GPa，模量270GPa，熱分解溫度650℃，極限氧指數達到了68%，因綜合性能優異被稱為“超級纖維”，自問世以來就受到了人們的廣泛關注。然而，PBO纖維的化學結構惰性限制了PBO纖維的應用。幸運的是，PBO納米纖維彌補了宏觀PBO纖維存在的缺陷，其具有獨特的納米尺度結構、高長徑比，能夠形成高度互聯的多孔網絡結構，同時保留了PBO纖維優異的力學強度和耐溫性能，還具有理想的溶液加工性能，是一種極具發展前景的納米纖維材料。

 纖維集成系統，具有自由形狀可規模化組裝的系統架構將會徹底改變未來的智能化環境。

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柔性電子技術一直以來都在蓬勃發展，以實現諸如顯示器、能量收集/存儲和傳感器網絡等實際系統應用。然而，由于基底類型和堆疊材料/設計以及與制造設備尺寸的規模性等限制，柔性多功能系統因其在折疊、彎曲和卷曲時存在機械穩定性方面問題，導致其制備技術無法趨于成熟。

劍橋大學的Jong Min Kim教授、Luigi G. Occhipinti教授以及里斯本NOVA大學的Pedro Barquinha教授報道了一種綜合的紡織電子集成系統，通過標準的紡織技術基于纖維電子元件進行集成，實現了真正自由形態因素系統。他們提出了一種具有功能一維設備的紡織電子系統，包括纖維光電探測器（作為輸入器件）、纖維超級電容器（作為能量存儲器件）、纖維場效應晶體管（作為電子驅動器件）和纖維量子點發光二極管（作為輸出器件）。此外，作為應用于智能家居的集成系統（AAL），其展示了由多個功能纖維組件組成的紡織電子系統，能夠根據陽光強度實現亮調制和字母指示。

纖維代表著將電子產品無縫集成到日常體驗中的獨特平臺。在單纖維層面和織物內部進行功能化的進步從根本上改變了傳統纖維和織物的實用性。纖維層面的材料、結構和功能的創新實現了緊密而不可察覺的集成，迅速將纖維和織物轉變為下一代可穿戴設備和系統。東華大學蒙泰課題組朱美芳院士、嚴威教授（Chemical Society Reviews, 2024; DOI: https://doi.org/10.1039/D4CS00286E）全面分析探討了智能纖維的最新科學和技術突破，研究了塑造可穿戴電子產品未來的纖維材料、物理化學機制、制造策略、集成技術和多種新功能應用中的常見挑戰和瓶頸。提出了閉環智能纖維織物生態系統，包括主動對內對外感知、交互通信、數據存儲和處理、實時反饋以及能量存儲和收集，旨在應對可穿戴技術中的重大挑戰。最后將計算織物設想為具有系統級屬性的復雜可穿戴平臺，用于數據管理、機器學習、人工智能和閉環智能網絡。

提供了“纖維即計算機”的新范式，未來可通過微型化與算法優化進一步拓展功能邊界。

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近年來，添加到人們日常著裝中的“可穿戴”設備越來越受歡迎，包括手表、腕帶、戒指和胸帶式設備。通常這些設備會采集一些身體相關信號，但由于額外的重量、長時間使用的不適感、僵硬的形式以及依賴單一節點的數據采集，難以全面捕捉人體分布式生理信號（如多部位運動、溫度、光信號等），可穿戴設備面臨著限制。織物為集中式“可穿戴設備”方法提供了這樣一種替代方案，具有用于分布式數據收集的大而靈活的表面積。由于在復雜動態場景下，現有纖維設備多為單一功能（如傳感或能量收集），缺乏集成計算、存儲和通信的綜合能力。

美國國家工程院院士、麻省理工學院材料科學與工程教授、電子研究實驗室和士兵納米技術研究所的首席研究員 Yoel Fink教授團隊基于纖維熱拉技術開發了一種柔性、彈性、可機洗的纖維計算機。僅僅5克的黑科技“纖維計算機”，將傳感、計算、存儲和通信功能集成于單根纖維，并構建分布式紡織網絡，以更貼合人體生理監測需求。

1. 纖維計算機的制造與集成：研究團隊通過柔性電路板將平面微型設備（如32位浮點微控制器、傳感器）的2D引腳布局映射為3D圓柱形排列，以此適配纖維幾何結構。同時將銅導線與微型設備封裝于彈性聚合物（ECOC）中，形成可拉伸（>60%應變）且耐機洗的纖維，支持編織、針織等紡織工藝。以此得到的單根纖維集成了8種微型設備，包括微控制器（MCU）、藍牙低功耗（BLE）芯片、加速度計、光傳感器等，支持I2C總線通信。 

2. 分布式紡織網絡構建：利用纖維內LED和光傳感器，通過編織聚合物波導實現多纖維間光信號傳輸（支持10 kHz帶寬）。通過BLE模塊構建分布式無線網絡，支持多節點數據聚合。而且纖維中集成了微型鋰離子電池，可為纖維計算機供電6小時，支持動態電壓調節。 

3. 生理監測和分布式推斷：利用加速度計和光電容積描記（PPG）傳感器實時監測心率與運動數據，通過嵌入式MCU實現信號濾波與特征提取。在四纖維網絡中，各節點運行獨立訓練的神經網絡，通過加權投票聚合結果，將活動分類準確率從單節點的大約70％提升至95%。

（Nature 639, 79-86 (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-024-08568-6）