科学技術が「繊維」をリード：中国の科学者が「高く立ち、地に足の着いた」繊維材料を作る

著者: 孫一珍

写真: ヤン・プドン

4月26日午後、中国科学院院士で東華大学材料科学学院長の朱美芳氏が上海星志中学校を訪れ、「未来をリードする材料科学」と題する基調講演を行った。彼女は繊維材料の研究における自身の経験と洞察を共有し、出席した教師と学生に繊維の魅惑的な世界を理解させ、一緒に繊維材料の将来の発展を期待しました。

繊維素材: 食料、衣服、住居、交通を超えた「ブラックテクノロジー」

繊維とは、一般的に十分な細さ（直径<100μm）と十分なアスペクト比（長さ/直径>1000）を持ち、ある程度の柔軟性を備えた材料を指します。金属、鉱物、生物、ポリマーはすべて、上記の定義を満たしている限り、繊維と見なすことができます。 「一般的に言えば、繊維の直径は約100ミクロンで、女性の髪の毛の直径は約80〜100ミクロンです。」

人体を冷やすことができる衣服、人体の健康に有益な繊維食品、保温性と耐凍性を備えたガラス壁...人類の衣食住と交通は、“ハードカレンシー”である化学繊維素材と切り離せない関係にあります。朱美芳院士は、「今日の繊維材料は宇宙と地上で長い間使用されており、国防と軍事産業、輸送、エネルギーと環境保護、バイオ医学など、さまざまな応用場面で見ることができる」と述べた。

繊維はどこから来るのでしょうか?

朱美芳院士は、古代中国の絹から、現代​​の「ナイロンの父」カロザースが発明し繊維産業を開拓した合成ナイロン66、そして強度、難燃性、電気特性などの特性において重要な進歩を遂げた今日の新世代の繊維材料に至るまで、簡潔で鮮明な例を用いて繊維材料の発展の歴史を語り、「炭素繊維」「エアロゲル」「防護服」などの事例を用いて、繊維材料で構成された技術青写真を生き生きと織り上げた。

我が国の繊維材料は、天然繊維時代、従来の合成繊維時代、差別化繊維時代、機能性繊維時代、そして現在のインテリジェント繊維時代を経てきました。科学者たちは、絶え間ない探求と突破を通じて、わが国の繊維・化学繊維産業を「小規模から大規模へ」、「弱小から強大へ」推進してきました。

繊維の魅力は今どこに？

繊維の機能化、快適化、インテリジェント化という目標を達成するために、朱美芳院士はチームを率いて「ハイブリッド材料」の概念を繊維の世界に植え付けました。革新的な合成方法とナノ複合技術により、さまざまな材料がナノメートルのミクロの世界でひとつに統合され、制御可能な性能とより強力な機能を備えた新しい材料に生まれ変わりました。 50回洗濯しても優れた抗菌効果を維持できる機能性繊維や織物など、数多くの新素材を生み出してきました。汗や湿気を逃がし、抗菌性や難燃性などの機能を追加してアップグレードできるスポーツ・レジャー用生地です。

ナノ材料をポリマー材料に添加する方法という世界レベルの課題に直面し、朱美芳院士とそのチームは、数多くの実験を経て、ゾルゲル原位置重合と原位置酸化還元という2つの技術を発明し、「含有量が少なく、分散性が高く、効率の高い」抗菌機能ポリエステルを製造しました。また、抗菌性と難燃性を兼ね備えた機能性ハイブリッド素材の総合製造技術も開発しました。プロジェクト全体は、衡益、同坤、徳福倫、衡神など国内の大手化学繊維企業で活用されています。 5つのシリーズ、30種類以上の機能性製品は、衣料・家庭用繊維、交通、安全保護、国防、軍事産業に広く使用されています。

繊維の未来

「わが国の合成繊維の発展は60年にわたり、無から有へ、小規模から大規模へと発展してきました。現在、その生産量は世界総量の70％以上を占めていますが、一部の高性能繊維は依然として他者に支配されています。繊維産業を大規模から強力にするためには、基礎研究と独創的な研究をさらに強化し、高精度で最先端の繊維の開発を強化し、繊維の応用分野を拡大する必要があります。登る意欲さえあれば、世の中に難しいことはありません！」朱美芳氏のチームは、常に国家の主要な戦略と地域の経済社会発展のニーズに焦点を当て、繊維とナノ、生物学、バイオニクスなどの分野との相互統合を通じて、化学繊維の理論と技術において継続的な進歩を遂げてきました。

繊維の将来について語る際、朱美芳院士は航空宇宙繊維とその複合材料の統合という概念を提唱し、さらに「素晴らしい」計画も打ち出した。月の玄武岩を高性能繊維に転換できれば、月面着陸後に「現地の材料を使う」ことが可能になり、月の土を原料として月面基地を建設できるという。彼女は、チームが模擬月の土壌の連続繊維の作成に成功し、実際の月の土壌を入手したことを明らかにした。これは次の研究段階で使用される予定である。

科学研究への情熱を燃やし、ファイバーパワーを構築

「地に足のついた科学研究を行うこと」は、朱美芳院士とそのチームメンバーの共通の目標であり、彼女の血に流れる「学術遺伝子」でもある。彼女は「これが科学研究の魅力です」と語り、またそれは何世代にもわたる東華材料の人々が科学技術を通じて進歩を目指し、国に貢献することを可能にしてきた精神的な規範でもある。彼女は10年以上にわたり、チームを率いてハイブリッド材料の設計と製造、高感度多機能繊維開発の分野で実際のニーズから継続的に問題を発見し、困難を解決してきました。繊維材料研究誌「Advanced Fiber Materials」を創刊し、「0から1」へのさらなる革新的なブレークスルーの実現に努めた。

朱美芳院士は、科学研究の道のりの断片を振り返り、科学研究が毎回成功するわけではないことを認めた。失敗は 99 回あるかもしれませんが、成功は最後の 1 回だけかもしれません。しかし、これらの失敗した探査が失敗であるとは言えません。日々の絶え間ない探求と、さまざまな道を学ぼうとする試みがあるからこそ、「意図的に花を植えても咲かず、偶然に柳を植えても日陰になってしまう」ということが起こり得るのです。 「この職業や研究が好きで、未知の世界を探求するのが好きなら、それは無限の楽しみです。他人の目には苦く見えるものにも、ほんの少しの甘さが含まれています」と朱美芳院士は笑顔で語った。

人々の教育がまだ完了していないとき、学生は常に朱美芳院士が開発に全力を注ぐ主要な「材料」です。彼女は、千宝君、方伯栄、孫通など東華材料の先輩たちが築いた学術文化と精神を継承し、学生たちの適性に応じて指導し、自身の知識と職業倫理をもって学生を教育しました。朱美芳院士は自身の研究グループを「モンテ」と名付けた。これは、1990年代初頭に研究グループが開発した細デニールのポリプロピレン繊維「モンテシルク」にちなんで名付けられた。この繊維は柔らかく染色性があり、他の機能性成分を加えることで、単一の成果物の持続的な革新的開発を実現します。 「小学校で質問を上手にし、太鼎で真実を求める」ことは、チームの教師と生徒たちの学習における共通の追求となっている。

「我が国は光ファイバー大国、科学技術大国を目指して邁進しているが、まだ解決し突破しなければならない『ボトルネック』となっている中核技術は数多くある。」朱美芳院士は、特に科学研究者は危機感を持ち、闘争の方向を目指し、決して気を緩めてはならないと述べた。朱美芳院士は、出席していた将来有望な学生たちを前に、自分の興味を翼にして、勇気を持って夢を追い求めるよう彼らを激励した。