三維紡織機(jī)：比鋼板硬比棉布輕的“鐵布衫”
這個(gè)春節(jié)，武漢紡織大學(xué)紡織學(xué)院35歲的女博士龔小舟依然是在實(shí)驗(yàn)室度過的。這個(gè)留洋回國的上海姑娘，連續(xù)3年除夕都沒有回家，一門心思鉆研她的“三維紡織機(jī)”。為研制這臺(tái)“三維紡織機(jī)”，她帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)從2006年開始奮戰(zhàn)了9年。去年11月底，“三維紡織機(jī)”織出第一塊可做“鐵布衫”的立體三維紡織布，龔小舟興奮得一夜沒睡著。
龔小舟對武漢晚報(bào)記者說，這個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)和企業(yè)簽訂了成果轉(zhuǎn)化意向，將很快投入生產(chǎn)，她得完善每一個(gè)細(xì)節(jié)，爭取不出紕漏。
用刀刺用刀劃一點(diǎn)也沒事
“鐵布衫”是中國功夫中最有名的護(hù)體硬氣功，傳說練成此功的人不但可以承受拳打腳踢而毫發(fā)無損，甚至刀槍也傷不了他們。龔小舟團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“三維紡織機(jī)”織出來的布就有此“神效”。“拿鋼做比較，織出的三維紡織品比鋼輕3/4，強(qiáng)度卻是鋼的6-7倍。最輕的碳纖維織出來的布比棉布還輕呢！”龔小舟介紹。
龔小舟拿出一長條皮帶形狀的布條：“你試試。”
記者使出最大力氣，用刀先是在布條上狠狠刺了幾下，又劃了幾刀，布條只留下了幾絲肉眼難以看出的細(xì)痕。龔小舟告訴記者，這還只是半成品，最終的成品別說刀槍，子彈都難以打穿。
龔小舟用小刀在織出來的“鐵布衫”上狠狠劃了幾下，只留下了幾絲肉眼難以看出的劃痕。
為什么這塊布這么堅(jiān)硬？
團(tuán)隊(duì)另一負(fù)責(zé)人、該校機(jī)械學(xué)院教授林富生解釋，這塊布料采用的原料是玻璃纖維、石英纖維、碳纖維，取所有纖維材料的長處而織成。比鋼硬6-7倍是根據(jù)這些材料的密度和性能計(jì)算出來的。“龔老師的碩士和博士都是在英國曼徹斯特大學(xué)攻讀的，她的導(dǎo)師是三維紡織品編織技術(shù)世界前沿級的大師。這位大師曾經(jīng)用同樣的一塊三維紡織布做過實(shí)驗(yàn)，10米外用手槍射擊，該布未被射穿，也沒有變形，后來這些工藝被用在英國的防彈衣和各種警用設(shè)備上。”
研制三維紡織機(jī)花了9年
要研制出能織成“鐵布衫”的織機(jī)并不容易。
第一臺(tái)樣機(jī)是2006年研制出來的，但織出的布和普通布料無異。2011年，林富生教授花3年時(shí)間好不容易研制出了第一臺(tái)三維機(jī)織樣機(jī)，可這臺(tái)模仿傳統(tǒng)織機(jī)做成的機(jī)器卻織不出布。不少人勸林富生放棄，也有人私下笑話他：“他們肯定做不出來，國外的技術(shù)先進(jìn)，還有資金支持，我們學(xué)校什么都沒有，怎么可能？”
林富生不信這個(gè)邪，龔小舟博士也堅(jiān)信，國外能做出來的，我們一定也能做出來。
“整機(jī)報(bào)廢，再重新搭架探索吧。”林富生和龔小舟商量后，做出了這個(gè)讓所有人跌眼鏡的決定。3年心血全部白費(fèi)，一切從零開始。
龔小舟南下江蘇調(diào)研，從江蘇一家工廠買了3臺(tái)小樣機(jī)，自己組裝自己改進(jìn)。這個(gè)固執(zhí)的女博士，大部分時(shí)間都泡在實(shí)驗(yàn)室。周末和寒暑假更是她做科研的黃金時(shí)間，平時(shí)她在學(xué)院擔(dān)任班級導(dǎo)師，學(xué)生的各種事情很多，放假了，她就可以全心撲在課題研究上了。最近3年除夕夜，團(tuán)隊(duì)的核心成員都是在實(shí)驗(yàn)室度過的。
“我已經(jīng)9年沒看過電視了。”龔小舟告訴記者，不是不感興趣，是實(shí)在沒時(shí)間看。前一段時(shí)間，辦公室的好多女同事都在談?wù)撐涿哪铮€好奇地問：“你們怎么突然對歷史感興趣了？”同事笑話她說：“你做研究都快做成古董了。”她這才知道，同事們說的是最近大熱的電視劇。
科研成果沒出來前，團(tuán)隊(duì)得到的資助非常少。這9年來的研究費(fèi)用，都是老師們自己墊資的，目前已經(jīng)花費(fèi)上百萬。為節(jié)省項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)，林富生教授、龔小舟博士和同事們可謂想盡一切辦法就地取材。
樣機(jī)需要一套“分經(jīng)”裝備，就是把纖維經(jīng)絡(luò)梳理分開，正常程序是開模具，但是模具一開，就得幾千塊的成本，為省錢，大家想了個(gè)“土法子”：到漢正街批發(fā)了一箱子木梳，每把不到1塊錢，這樣幾十塊錢就把問題解決了；要解決機(jī)器的穿線問題，但購置一臺(tái)穿線設(shè)備得一兩萬，團(tuán)隊(duì)成員們想到了廢舊利用，他們將廢舊電線的線芯抽掉，用電線的絕緣包皮當(dāng)做穿線設(shè)備，沒花一分錢就解決了大問題。“這幾年來，我們總體研發(fā)經(jīng)費(fèi)就這樣省下了五六十萬。”
三維紡織機(jī)的三位核心發(fā)明者
已簽訂成果轉(zhuǎn)化意向
團(tuán)隊(duì)另一負(fù)責(zé)人、武漢紡織大學(xué)科技處副處長李宇介紹，三維織造技術(shù)一直是國際難題。國外近幾年有所突破，但技術(shù)和設(shè)備對我國封鎖。龔老師帶隊(duì)的這個(gè)項(xiàng)目技術(shù)不但填補(bǔ)了國內(nèi)空白，而且這臺(tái)織機(jī)是全世界首臺(tái)全自動(dòng)三維寬、厚織物機(jī)織設(shè)備，目前擁有6個(gè)中國發(fā)明專利和11個(gè)實(shí)用新型專利。
李宇說，目前已研發(fā)的設(shè)備可織造10多種不同結(jié)構(gòu)的三維玻璃纖維織物，可滿足航天航空、軍工、汽車等產(chǎn)業(yè)的不同需求，可用于制造機(jī)翼、座艙、裝甲、防彈衣、防爆器材、沖鋒舟、艦船船體、甲板、底盤、門板等。
“未來這樣的織物可廣泛民用嗎？”
李宇說，目前民用技術(shù)推廣主要是在箱包方面。“三維紡織品做出來的箱包拉伸性和強(qiáng)度非常高，我看到歐美市場上已經(jīng)有好多客戶使用了，不過價(jià)錢有些貴，我在歐洲看到一個(gè)這樣的箱子要799歐元。”
目前，該項(xiàng)目已經(jīng)和湖北省一家上市企業(yè)簽訂成果轉(zhuǎn)化意向，很快將會(huì)投入生產(chǎn)。
