纤维乎？人乎？
2022年10月18日 星期二

       给学生讲课时，曾讲到棉纤维不同层次结构的力学性质。突然使我联想到一个团队的团结合作问题。难道大自然的原理在人类社会里面也适用？

       棉花在中国及世界经济发展中占有重要地位。棉纤维是主要的纺织原料，能制成多种规格的织物，从轻盈透明的巴里纱到厚实的帆布和厚平绒，适于制作各类衣服、家具布和工业用布。棉织物坚牢耐磨，能够洗涤和在高温下熨烫，穿着舒适。在购买衣服时，通常会有人这衣服是不是全棉的，这也反映了公众对棉花的喜爱程度。

图1 棉纤维结构示意图和外形照片

       图1是棉纤维的结构示意图和外形照片，棉纤维中纤维素大分子由酶复合物转变为原纤。初生壁首先形成，它决定了棉纤维的最终尺寸，随后原纤以20~30°的螺旋角排列形成次生壁。棉纤维成熟后，纤维中心会保留内腔，塌陷后形成腰圆形的空腔和天然扭转。

图2 棉纤维不同结构层次的拉伸应力应变曲线

      图2是棉花纤维不同层级结构的拉伸应力应变曲线，在越小的尺度层面初始模量越高。初始模量是反映材料在刚开始受载到屈服前的弹性指标，越大表示越刚硬、抵抗变形能力越强。

图3 羊毛纤维结构示意图

       羊毛是蛋白质纤维，具有更复杂的物理化学结构。从化学角度讲，蛋白质是氨基酸残基(-NH.C(R,H))的长链。随着CO-基团在20个侧基R位置不同，蛋白质的种类随之变化。对于羊毛和其他毛纤维，内部聚合物长链的铺设受基因控制，在不同生长阶段形成不同蛋白质。图3是羊毛不同层级的结构示意图。羊毛里面结晶态的原纤存在从α-螺旋链到β-折叠链的相转变，原纤在偏皮质层中沿轴向排列，在正皮质层中呈现螺旋排列，这也是羊毛呈现卷曲外形及具有染色差异的原因。与棉纤维一样，羊毛纤维在不同尺度也有不同初试模量。
       棉纤维和羊毛纤维是在“靠天吃饭”条件下产生的纤维，气候条件不同会使得棉花和羊群生长环境不同，与在可控环境的车间里头生产的化学纤维相比，棉纤维和羊毛有较大的外形尺寸和内在性质差异。纺织生产就是要克服这些差异性，生产品质稳定的纺织品。
        人类社会群体与纺织很类似，每个人个性有差异，但是由若干人组成的团队，需要保持稳定性和均一性。在这个意义上，纤维乎？人乎？答案显而易见。