海鞘是一種普通的海洋生物，因形狀像鳳梨，又被稱作海中鳳梨，在各大洋中均有分布。由于海鞘體內的糖原含量較高，味道香甜，一直是海邊人們飯桌上的美味佳肴。可鮮為人知的是，海鞘也是這個世界上唯一能產出纖維素的動物，如果能將其用于紡織服裝領域，將會給行業(yè)帶來巨大的變化。
近日，在全國首屆大學生高分子材料創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽決賽現(xiàn)場，來自青島科技大學高分子學院材料工程專業(yè)學生張大為課題組在全國率先開展的海鞘纖維素研究引起了廣泛關注。
變廢為寶創(chuàng)新型纖維
曾經(jīng)的海鞘只是用作食品，其被囊不能食用則被拋棄。而海鞘產生的纖維素，就是在海鞘被囊之中。如何將其變廢為寶?這一課題成為張大為課題組的研究方向，如今，被當作垃圾扔掉的海鞘被囊，已經(jīng)成了發(fā)展新型產業(yè)的原材料。
張大為告訴記者，自2009年發(fā)現(xiàn)海鞘纖維素以來，他的課題組就陸續(xù)突破了多項關鍵技術，研發(fā)出了海鞘纖維素節(jié)能反射薄膜、海鞘纖維素高性能導電紙和海鞘纖維素紡絲液等新型特種功能材料，以海鞘纖維素為“原點”，將觸角延伸至國內多個領域，獲得了7項國家發(fā)明專利。海鞘纖維素制品將帶動一系列新興產業(yè)的發(fā)展，新技術的應用也將為企業(yè)和個人帶來更豐厚的經(jīng)濟效益。
那么，當初張大為是如何想到這一課題的呢?
原來，纖維素的來源十分廣泛，不僅存在于高等植物的細胞壁中，也在海鞘的被囊中發(fā)現(xiàn)了纖維素的存在。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，海鞘纖維素與植物纖維素相比有很多獨特的特質。
“如前者的90%以上為Iβ晶型，而且其結晶度高，而后者只有50%～70%的Iβ晶型。
目前國內僅有從海鞘中提取海洋藥物成分的研究報道，而有關海鞘纖維素的研究鮮見文獻報道。”張大為告訴記者。
同時，海鞘納米纖維素在一定濃度下還能自發(fā)形成膽甾型液晶。膽甾型液晶具有優(yōu)異的光學性質，如光學各向異性、雙折射性、選擇反射性等，張大為認為這一項目成功后有望用于防偽材料、裝潢涂料、反射型彩色電子紙等領域。
因此，張大為設想，是否能通過一種方法把海鞘被囊中的纖維素提取出來供人使用呢?
經(jīng)過4年的研究，張大為成功制備出了納米纖維素，并通過偏光顯微鏡、紅外光譜儀、原子力顯微鏡、掃描電子顯微鏡對其形貌、結構等進行了較系統(tǒng)的研究。研究結果表明，所制備的海鞘纖維素樣品粉末幾乎為Iβ晶型;海鞘納米纖維素為棒狀結構，直徑均勻，平均直徑約為30nm，長度在200nm～2μm之間，具有長度多分散性。
同時，張大為還發(fā)現(xiàn)，當海鞘纖維素懸浮液達到一定濃度后，可以自發(fā)地形成膽甾型液晶，而且膽甾型液晶薄膜具有選擇反射性，在自然光的照射下呈現(xiàn)彩虹般漂亮的顏色。
藍色材料可廣泛應用
業(yè)內專家曾表示，在科技領域內，成果要想實現(xiàn)產業(yè)化通常會面臨“現(xiàn)實很骨感”的尷尬境遇。然而，張大為課題組研發(fā)的海鞘纖維素紡絲液技術已經(jīng)解決了成果轉化的難題。以海鞘纖維素為原料制成的新型海洋服裝，已成功俘獲青島企業(yè)的“芳心”。
“纖維素是生產服裝的主要原材料，海鞘纖維素的分子量是棉花纖維素的2.5倍，因此它的強度要高于棉花纖維素，而且透氣性和熱穩(wěn)定性好，無毒無害、安全性高，可以生物降解，有助于節(jié)能環(huán)保。”張大為告訴記者，這類服裝對人體的刺激性小，人們穿上后也更舒服。
在了解了新技術的性能和特點之后，青島雪達集團有限公司主動向其拋出了“橄欖枝”。雙方已經(jīng)簽訂了意向合作，將共同研發(fā)高附加值的海鞘纖維素紡絲液和服裝系列產品。目前，該項目已進入中試階段，預計將于2015年實現(xiàn)規(guī)模化生產。
除此之外，海鞘纖維素還可以應用到醫(yī)藥領域。張大為表示：“常用的醫(yī)用紗布大都采用棉花纖維素制作而成。與棉花纖維素相比，海鞘纖維素具有優(yōu)良的力學性能和生物相容性，因此，海鞘纖維素制成的醫(yī)用紗布對于傷口的愈合將至少加速20%以上。”
讓人意想不到的是，海鞘纖維素還可以幫助人們識別人民幣的真?zhèn)巍！艾F(xiàn)在的人民幣強度并不是很高，在澳大利亞、新西蘭等國家已經(jīng)開始使用塑料材質代替?zhèn)鹘y(tǒng)的紙質貨幣，不僅可以循環(huán)利用，而且還含有獨特的防偽技術。”張大為說，“以海鞘纖維素作為人民幣的原材料，不僅可以增加強度，而且還可以替代現(xiàn)有人民幣、債券的防偽技術，使人們在辨別真?zhèn)蔚臅r候更容易。”
雖說如此，但由于人民幣防偽涉及到多項技術，相關技術很綜合而且嚴格保密，張大為多次強調，通過相關技術的處理，可以在部分技術上進行替代。但最終是否可行，或具體有哪些優(yōu)勢，目前來說還是未知數(shù)。
來自中國紡織工業(yè)聯(lián)合會的數(shù)據(jù)顯示，2012年我國紡織原料消費量占全世界的52%，而紡織原料的進口量則達65%以上。目前，我國紡織原料中30%的棉花和70%的羊毛需要進口，纖維供給存在很大缺口。這種狀況給國內紡織原料結構的調整提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。而如何節(jié)約資源開發(fā)新型纖維，正成為行業(yè)可持續(xù)發(fā)展急需解決的課題。海鞘纖維素的研發(fā)，無疑緩解了這一問題。
經(jīng)過4~5年的研發(fā)，海鞘纖維素在家紡、造紙和節(jié)能材料的應用技術已逐漸得到越來越多的認可，其在高檔紡織品、反射型透明無紡布、防偽材料、裝潢涂料、顯示材料及紅外光屏蔽節(jié)能材料等領域蘊含的廣闊發(fā)展前景，正吸引著投資者的目光。
