地外纤维，一根丝的星辰之旅

朱美芳院士作科普报告。

编者按 近日，由上海科技馆、上海科普教育发展基金会主办的上海科普大讲坛“2024年第一讲”邀请中国科学院院士、东华大学材料科学与工程学院院长、上海科普教育发展基金会理事长朱美芳讲述纤维的“星辰之旅”，使更多人领略了纤维前沿科技成果的神奇。本报整理出报告内容，以飨读者。

“月海玄武岩纤维是利用原位资源建设月球基地的关键材料。团队通过仿月壤来制纤维材料，将来通过火箭将其运往太空。”

纤维是一种天然或人工合成的细丝状物质。美国材料文化专家罗伯特·弗德尔曾提出“改变人类历史的十大关键材料”的概念，其中第三种就是纤维。纤维是一种推动了人类文明进程的关键材料。随着现代科学的发展，人们不断开发纤维的多种用途，一根小小的纤维能有“七十二变”，颇具潜力；而地外纤维的研究，更是把纤维的使用延伸到了地球之外，走进了浩瀚宇宙。

要到地球以外的星际空间，还要先从地球上起步。实际上，无论是金属、矿石、生物体、高分子物质，只要满足“具有足够细度（直径<100微米）和长径比（>1000），具有定向导向性、可编程性、可柔性加工”的条件，都可以称为纤维。

纤维无处不在，跟我们的生活密切相关。天然的麻纤维源自一种植物，在公元前2000年就被发现。商周时期，人们利用植物纤维制作织物；汉代时，一种被称为“素纱禅衣”的衣物出现，这些都属于自然纤维的使用。

人造纤维又是怎么回事呢？1664年，英国科学家胡克通过显微镜观察到一些自然界现象后突发奇想：人能不能自己造纤维？他在《显微绘图》中写道：“也许能找到某种方法来制造一种黏性的物质，然后让它通过网筛，拉出很像蚕吐出的丝。”这是我们首次提出“人造纤维”或者“合成纤维”的概念，在1938年—1958年期间，五大合成纤维正式在欧美诞生。

目前，除了人类穿的衣物外，纤维材料还在医疗、能源、通信等领域“发光发热”，在航天领域更是有着重要的用途：地外纤维能够辅助航空飞机、空天装备、空间站、通信卫星等设施的使用。

比如，在太空中有大量高速飞行的细小空间粒子，它们的运行速度可高达每秒几十千米。如果这些粒子碰巧撞上了飞行器，就很有可能给飞行器带来毁灭性的打击。所以，研发用于实时监测、防护和收集空间粒子的纤维与织物，对探索宇宙有着重要意义。

目前我国研发了“织物耳朵”，它是一种类似人耳、能“听”到声音（振动）的材料。把这种织物放到空间站上，它会将太空中粒子、碎片等撞击空间站时产生的振动，记录下来并输出信号，这样就实现了对空间站状况的实时、连续与长周期监测。这种织物是否耐用呢？在连续工作18个月后，这些织物被取了回来，研究人员发现它的使用性能并没有降低。

经研究，月壤和地球上的玄武岩结构相似，月海玄武岩纤维的发现，意味着未来可把月壤变成材料，并利用这些材料在月球甚至火星上建造房子。你能想象吗？在未来，我们就地取材，利用月壤纤维建成一座座高科技月球村，人们可以穿着智能纤维制作的航天服，乘坐太空电梯到月球上去生活，并以月球作为深空探索前哨站。

始于地上，迈向地外，一根纤维关系你我，一根纤维连接地空。相信在纤维研究的不断发展下，我们终能抵达前人未至之境。

（科普时报实习生 韩雪明 整理）

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