一種纖維 一個產業 一幅宏圖

　　由中國人民解放軍總后勤部軍需裝備研究所完成的“漢麻纖維的結構、性能與加工技術”科研項目，從2003年立項開始，迄今已有整整10個年頭了。

　　漢麻是大麻科大麻屬一年生草本植物，與毒品大麻不同，它是云南省農業科學院經過多年培育的低毒工業用品種。盡管國內依然有人對“漢麻”這個稱謂有歧義，但在10年里，以所長張建春為首的總后軍需裝備研究所科技人員全力以赴地開發漢麻綜合利用的經濟價值，把漢麻的皮、稈、籽、根、莖、葉都利用起來，使漢麻成為一種具有高附加值的生物資源，并且形成了涉及農業種植、纖維加工、化工、造紙、粘膠、木塑、汽車內飾、新型建材、食品保健、醫藥等多個行業的產業鏈。

　　在這個過程中，有多少特殊但具普遍意義的創新思路有待總結？有多少歸納于系統工程中的協同創新對我們紡織行業的產業提升具有普遍意義？

　　麻類纖維利用的悖論

　　人類對石油的依賴及不可再生資源的日益枯竭，成為21世紀世界動蕩紛爭、國家及地域間利益博弈的原因之一，抓緊開發和利用比石油等不可再生資源儲量更多的、可再生利用的生物質資源，已成為世界各國科學界的共識。

　　纖維素、木質素和甲殼素是各國科學家普遍看好的生物質資源，但像漢麻、苧麻、亞麻等天然生物質資源的利用存在著許多矛盾。

　　第一，麻纖維因為產地、品種、成熟度等原因存在很大差異，不能像棉花、化纖那樣用于大規模的工業化生產。拿漢麻來說，如果把不同產地及成熟度的麻纖維像棉花或化纖一樣，簡單地用混合工藝處理，其結果是難于加工的“一團亂麻”。

　　第二，漢麻的優點之一就是不會與糧爭田，其種植可以利用丘陵、山坡、鹽漬、灘涂等荒廢土地，如果在良田適當輪作還可減少輪作農作物的病蟲害，但這也加大了纖維品質差異。

　　第三，由于漢麻本身極為復雜的化學成分，使纖維具有抗菌性和其他一些性能，但另一方面也使麻纖維在處理過程中比較復雜。

　　第四，包括漢麻在內的所有麻類植物是性能優異的低碳材料，它們在生長期內的固碳效果是棉花等農作物的十幾倍，甚至幾十倍，但在漚麻、脫膠等傳統工藝加工中，又會產生大量污水，污染環境。

　　當然，還有第五、第六，直到第N項，業內人士總結出的N多項漢麻利用的種種悖論，就像一個個魔咒，總是優點突出又弊病暗伏，漢麻開發利用的征途上荊棘叢生。

　　以張建春為首的總后軍需裝備研究所科研團隊提出了以理論研究突破為基礎，以產業化為最終目標的研究方案，經過近10年的努力，最終破解了一系列悖論的魔咒。

　　用現代手段研究古老纖維

　　漢麻被人類利用的歷史超過5000年，是我們祖先在發明絲綢之前的主要紡織原料。張建春及其團隊利用電子顯微鏡、質譜、光譜、輻射等手段，系統測試分析獲得了漢麻纖維的力學、熱學、電學、聲學、光學和吸濕、染色、吸附、表面、抗菌、防紫外線、綠色環保等性能的典型數據，他們研究發現了漢麻纖維的分子結構是以纖維素-木質素-漢麻酚及微量金屬所構成的復合體，并提出了漢麻纖維分子結構模型。

　　在基礎理論分析的基礎上，進一步研究發現不同生長期和植株不同部位化學組成變化規律，揭示了漢麻從果膠向半纖維素、纖維素、木質素轉化的大分子生長規律，他們發現漢麻纖維表面的“日輪”現象，確定工業用漢麻種植最佳周期為110天左右，為農業種植模式提供理論依據。他們還根據漢麻韌皮梢部、中部和根部的化學組成存在較大差別的情況，提出工業化加工時需分段加工的指導思想。

　　接著，張建春及其團隊探討了液氨、CO2超臨界、閃爆、高溫，以及傳統的酸堿處理等不同加工處理方法對漢麻纖維結構與性能的影響，并分析研究了其機理。他們發現漢麻韌皮的天然抑菌性機理是多孔的形態結構、金屬微量元素和酚類活性物質共同作用的結果；他們揭示了漢麻纖維多微孔結構使其具有吸濕快干特性，同時與棉纖維相比對甲醛、苯、化學揮發物等具有更強的吸附作用；在農學領域的研究解釋了漢麻對重金屬離子的耐受能力，并表明它是一種優良的土地改良和輪作植物品種。

　　越來越深入的研究清楚地表明，漢麻是一種值得人們去認真利用的具有高附加值的生物質資源，它的許多優異性能及功能是很難替代的。

　　用系統的科研成果支撐產業化

　　張建春及其團隊在科研及產業化推廣中，僅纖維加工項目組就申報國家發明專利25項，已授國家標準1項，國家軍用標準1項。依托自主知識產權，建成國際上首個漢麻韌皮纖維加工廠和漢麻稈芯粘膠纖維生產線，形成了漢麻韌皮和稈芯制備纖維的產業化生產體系。

　　其中，有幾個屬于創新性的工藝流程值得一提。例如，擁有8項發明專利的高溫蒸煮、閃爆、生物、機械等四位一體的聯合脫膠工業化技術和設備，與傳統工藝相比，噸纖維耗堿從32公斤減為6公斤，耗電從1800度減為500度，耗水從550噸減為50噸，廢水的COD值從19000~25000毫克/升降為2000~3000毫克/升，加工成本由5500元降為3400元。

　　課題組還通過間歇式處理罐體、熱風和熱氨氣循環烘燥系統、液氨儲存與回收系統的研究，解決了被處理物預先烘干和處理后液氨的回收問題；通過載物架設計，實現了一種罐體可分別處理纖維、紗線和織物，發明了擁有2項發明專利的漢麻纖維液氨柔軟加工技術和設備。液氨處理使漢麻纖維的超分子結構產生了較大變化，結晶度降低，晶型發生變化，力學性能得到改善。

　　10年來，無論擺在張建春及其團隊面前的難題有多少，他們都以革命軍隊一往無前的精神和實事求是的科學態度逐一解決。項目涉及的“漢麻稈芯粘膠纖維生產技術”2008年獲中國紡織工業協會科技進步一等獎；“漢麻纖維結構與性能研究”2010年獲中國紡織工業協會科技進步一等獎；“漢麻籽在軍用食品中的綜合應用研究”項目獲中國食品科學技術學會“2010年科技創新獎一等獎”；“系列化漢麻鮮莖皮稈分離設備研制與應用”獲2011年云南省技術發明一等獎；漢麻稈芯超細粉體改性聚氨酯涂層材料關鍵技術及產業化獲2011年國家科技進步二等獎。依托研究成果撰寫的著作《漢麻纖維結構與性能》2010年獲中國石油和化學工業優秀出版物獎，《漢麻籽綜合利用加工技術》2011年入選國家新聞出版總署第三屆“三個一百”原創出版工程。

　　現在，一條從農業種植到工業產品的漢麻纖維、漢麻稈芯粘膠加工鏈已投入生產，漢麻韌皮纖維、漢麻稈芯粘膠已分別應用于軍用系列襪、內褲、毛巾、鞋靴和民用休閑服裝、床上用品等。紡織服裝業著名企業雅戈爾還創建了“漢麻世家”品牌，漢麻系列產品在市場上廣泛銷售，截至2011年年底，累計新增銷售額29.3億元，新增利潤5.2億元，新增稅收1.99億元。

　　綜合利用是開發的關鍵

　　有一個時期，困擾張建春及其團隊的不是漢麻纖維加工的科研難題，而是漢麻纖維的農業種植問題。

　　作為一種工業原料，漢麻纖維必須以穩定的質量和數量源源不斷地供給。科研團隊的基礎研究也給出了工業用漢麻種植最佳周期為110天的結論，但是如何實現就頗費周折。

　　千百年來，農民種植漢麻是非常粗放的，遲一兩個月收割不算什么，而且收獲方式也是隨心所欲：有的是鮮麻桿剝麻，有的是干麻桿剝麻。就拿同一天收割的漢麻來說，干麻桿剝的麻所含的木質素就比鮮麻桿剝的麻要高15%以上。

　　另外，種植漢麻要算經濟賬，如果僅靠賣麻皮，農民每畝地的收入在1000元左右，雖然種漢麻不需要好地，但是要大規模種植，一定要解決農民的收入問題。

　　為了農民的利益，也為了給漢麻纖維研究項目在產業化方面鋪平道路，張建春及其團隊不得不把原本紡織領域的項目向生物育種工程、農業機械設計制造、材料科學和技術、化學工程、塑料成型加工工程、食品工程、復合材料加工工程等學科領域擴展。這種擴展工作一直持續了五六年。

　　張建春及其團隊發明了適合不同地域使用的系列化的漢麻鮮莖皮稈分離機，使生產能力最高可達1000公斤/小時，韌皮含雜率≤1%。這對于整個漢麻產業工程來說，是非常關鍵的一步。

　　對于農民來說，使用機械收割與傳統收割方式相比，生產效率提高了10倍以上，成本節約50%左右，麻皮損失從9.5%降到了3%的水平，滿足了不同區域不同用戶的收獲需求。

　　對紡織企業來說，漢麻鮮莖皮稈分離機一方面解決了用傳統漚制法進行皮稈分離造成的環境污染問題；另一方面解決了漢麻植物收割后“后成熟”而造成的韌皮木質化程度提高的問題，既為紡織工業加工提供了品質均一的漢麻韌皮原料，又可減少收割過程中的纖維損傷，工藝流程短、成本低。正因為如此，這項發明于2011年榮獲云南省科技發明一等獎。

　　同樣，張建春及其團隊把漢麻的稈、籽、根、莖、葉都利用起來，有效地增加了農民的收入。他們發明了漢麻稈芯粘膠生產加工技術，使漢麻稈芯附加值提高10倍以上，生產出的粘膠纖維具有功能性，價格是普通粘膠的2倍。他們用超細漢麻稈芯粉成功解決了聚氨酯和有機硅的老化問題，開發出系列防水透濕新面料。他們利用漢麻籽提煉出富含γ酸的保健品，利用漢麻蛋白做出適合軍用及戶外活動的便攜式能量棒和壓縮干糧。他們利用漢麻的根制造出高吸附率的活性炭，以及可以成為優質防彈材料的木質陶瓷。他們用漢麻的莖和葉提煉藥品，制造植物蛋白飼料。

　　張建春給記者算過一筆賬，把漢麻的皮、稈、籽、根、莖、葉都利用起來，農民種植漢麻每畝地的收入就可以在3000元以上。這樣，農民也愿意根據工業化的要求去收割處理漢麻，使漢麻規?；a成為現實，紡織工業也得到了優質和穩定的原料供應。

　　贊嘆背后的思考和展望

　　2009年4月，聯合國糧農組織與中國工程院聯合在中國舉辦“2009國際天然纖維年——中國天然纖維論壇”，期間，作為大會主席的張建春關于漢麻基礎理論研究的學術報告在來自12個國家的近400多名代表中引起強烈反響。聯合國糧農組織為此向漢麻研究中心頒發了獎牌和證書，以表彰其為世界天然纖維種植、加工和應用所作出的突出貢獻。

　　與會的中國紡織工業聯合會名譽會長杜鈺洲在會議期間專門參觀了位于西雙版納州勐?？h的漢麻種植基地和漢麻紡織企業，他稱贊張建春及其團隊在漢麻基礎理論方面的突破是整個項目高效推進的關鍵。杜鈺洲說，紡織工業把提高科技貢獻率作為行業發展的重點，應該說全行業都很重視科技成果推廣。但是，我們在成果推廣和科學技術的產業化方面遇到很多問題，現在看起來，在基礎理論方面缺乏深入扎實的研究是一個原因。

　　之后，在全國紡織科技大會上，杜鈺洲特別強調了重視基礎理論的研究問題。他認為，今后相當長的一段時間里，新型材料對紡織工業的發展路徑影響越來越大，而紡織對新型材料的依賴也會越來越大。無論是天然纖維還是化纖，我們之所以模仿別人，很重要的原因是我們在基礎性、根本性的領域沒有研究透，也沒有創新和突破。

　　“在基礎理論方面耐心、扎實和出色的研究，導致整個科研項目在多個領域有重大突破和創新，保證了產業化進程的順利。”這是中國紡織行業領導對漢麻項目的褒獎性評價。

　　中國工程院院士姚穆曾經和記者詳細討論過漢麻項目。除了在基礎理論上的突破、科研上的創新外，姚穆特別強調了漢麻項目綜合利用的研究思路。

　　姚穆認為，現在的科研是多學科交叉相互激勵啟發的過程，也是不同的研究成果整合起來集成創新的過程，漢麻項目就是一個典型案例。就項目的研究主題看，主要是針對漢麻的韌皮部分，但是總后的科研人員沒有局限于此，而是對研究工作的“廢棄物”也做了深入研究，取得了豐碩的成果。這些成果又促進了漢麻的紡織科研成果產業化進程，解決了許多在紡織業內技術人員看似不可能解決的難題。這個經驗，值得業內高等院校及科研院所很好地借鑒。

　　2010年12月27日，經科技部批準，“高值特種生物資源產業技術創新戰略聯盟（漢麻產業戰略聯盟）”在北京成立，張建春任理事長。聯盟的宗旨是通過運作，提高產學研結合的組織化程度，整合高值特種生物資源產業技術創新資源，引導創新要素向優勢企業集聚；保障科研與生產緊密銜接，生產與軍需裝備密切結合，實現高值特種生物資源創新成果的快速產業化，在推動高值特種生物資源產品民用范圍不斷擴大的同時，拓展其在后勤軍需裝備上的應用，促進高值特種生物資源產業形成軍民融合式的健康發展模式。

　　現在，漢麻產業聯盟已由發起時的總后勤部軍需裝備研究所、雅戈爾集團股份有限公司等14家單位，發展到76家成員單位。據悉，成員單位積極參與“漢麻生物育種技術”、“漢麻纖維加工過程中的生物處理技術”、“漢麻加工的水處理與回用技術”、“漢麻植物活性成分提取技術”等項目，已申報科技部“十二五”科技支撐計劃項目。

　　在學術技術領域，聯盟成員單位繼續深入進行漢麻纖維結構、性能及加工技術研究，繼續設計和開發不同領域的產品，通過一系列基礎理論應用的研究，將推動生物科學和技術、生物育種工程、材料科學和技術、紡織加工工程、化學工程、塑料成型加工工程、食品工程等學科領域在新型材料應用方面的研究，并將帶動各學科的理論學術方面的進步.