参加中国工程院环境轻纺领域纺织工程科技发展战略项目组召集写作的《中国纺织工程科技中长期发展战略报告》终于定稿完成。作为8位撰稿人之一,从资料收集、分析、专家审阅后几经修改到最后成稿,历时3年余。
现节选部分内容,在出版之前与大家共享。
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一、战略定位
基于纺织产业是我国及世界主要的民生产业之一,我国人口占世界人口1/5,有世界最大的纺织品消费市场和劳动力市场,我国作为世界制造中心地位短期不会改变等基本情况,中长期内我国规模庞大的纺织加工制造难以向其他发展中国家转移,纺织产业在相当长时期内仍将是我国重要的支柱产业之一。且同一时期高科技纺织产业在我国又将迅速发展。因此,面向未来10~20年,我国纺织产业必须由劳动密集型、资源消耗型产业,转向科技人才密集型、技术密集型、资源节约型、环境友好型产业。适应我国纺织产业的发展和转变,纺织工程科技要努力开展应用基础研究、产学研结合的应用研究,以及企业的工艺和技术改造。在传统纺织产业数字化技术改造、服用和家用纺织品制造的高效节能装备技术、生物质纺织纤维制造技术、生态染整和纺织清洁化生产技术等方面的工程科技达到世界一流水平,并引领世界上述领域的科技发展;在高性能纺织纤维材料技术、高技术纺织品制造技术、适应低碳经济发展需要的纺织品发展等方面的应用基础理论、应用研究及工程开发等方面赶超世界一流水平。到2020年,使我国的纺织工程科技实力达到足以支持纺织大国向纺织强国的转变,到2030年,使我国的纺织工程科技实力达到能够支持向后现代纺织的转型。
二、总体思路
通过学科交叉,国家级研发平台建设,高水平创新人才培养,建立纺织工程科技应用基础研究、应用研究、技术开发三级纺织工程科技创新体系。建设以应用基础研究为主的纺织工程科技国家实验室,探索纺织工程科技基本科学规律,建立纺织工程科技理论体系;集中力量办好国际顶尖水平的,具有纺织工程科技特色的高校,培养适应当代纺织工程科技发展需要的高水平创新人才,同时根据纺织产业规模发展趋势,完善纺织工程科技高中级人才培养体系,不断充实纺织企业的专业技术人员;按照纺织产业链的重要环节,建设纺织纤维材料、纺织工艺和装备、纺织清洁化生产、纺织信息化、高技术纺织品、现代服装设计与加工等国家级工程中心,并系统集成,建设国家工程实验室;通过政策和市场引导,“产、学、研、用”相结合,不断推进纺织服装企业技术创新,不断开发新技术、新装备、新工艺。通过原始创新、自主创新与集成创新相结合,自主开发或引进技术装备,将新材料科学、先进检测技术、纳米技术、生物技术、信息技术、自动化技术等与纺织工程科技紧密结合,加快我国纺织工程科技发展,实现突破,赶超和引领国际纺织工程科技与产业发展。
三、战略目标
(一)总目标
综观现代工程科技发展途径、发展前沿、对产业发展的支撑作用等,纺织工程科技中长期发展必须实现以下几个层面的突破:
1、纺织工程科技应用基础理论研究层面。在软物质、物理、化学、数学等基础科学,以及现代生物、信息、纳米、新材料等技术的基本理论基础上,创新现代纺织工程科技基础理论体系,以支撑纺织工程科技的不断创新和发展。
2、纺织工程科技应用研究层面。按照建设资源节约型、环境友好型、适应低碳经济时代需要的纺织产业的要求,开展生物质纺织纤维材料、高性能纺织纤维及其复合材料、新型纺织工艺及其标准、生态染整工艺及其标准、高效环保低能耗网络信息化纺织工业装备、高技术纺织品、新型功能与智能纺织服装设计制造等现代纺织工程科技应用技术研究。以支撑我国纺织产业由大变强。
3、纺织产业工程技术升级层面。从纺织产业龙头企业到产业聚集区,全面推行建设资源节约型、环境友好型、适应低碳经济时代需要的纺织工程科技新技术、新工艺。全面推行纺织产业工业园区建设,集中排污、治污,并从生产加工源头减少污染源,特别重视创新处理技术,使具有低成本、高效、高速的效果;以纺织服装新技术、新工艺开发为抓手,推动纺织服装工业各工序技术进步;着力开发大型自动化节碳减排装备、成套精密测控设备;按照纺织工程科技发展的需要,培养一支年龄结构、知识结构、层次结构合理的纺织工程科技创新人才队伍。
(二)2020年目标
纺织工程科技应用基础理论方面。从科学技术、经济社会、人文艺术等多种角度考虑“现代纺织”和进一步发展的新现代纺织工程科技基础理论问题。以工程科技的发展规律阐述不断创新的纺织工程新技术。
纺织工程科技应用研究和技术升级方面。纺织纤维材料技术领域:突破再生资源为原料的生物质纺织纤维工程化科技瓶颈;实现功能化纤维的规模化生产、应用和升级;突破高性能碳纤维、芳香族纤维以及柔性链高分子高性能纤维制备关键技术与工程集成;解决结构功能一体化高温陶瓷纤维及其前驱体聚合物分子结构设计、合成及其制备科学问题;解决高效低成本轻质纺织结构复合材料增强体制备关键技术。
纺织加工技术领域:开展现代纺织制造技术研究,包括新型纺织生产技术理念与理论、纺织产业链升级整体技术方案、新型纺织生产链升级改造技术及系列支撑装备等方面的关键技术研究;开展新型纤维材料优化设计及其信息化纺织加工技术研究,包括新型天然纤维材料制备及其环境友好加工、新型纺织品设计与开发等方面关键技术研究。
生态染整和纺织清洁生产技术领域:高效短流程前处理加工新技术产业化的成熟度在全行业达到90%;突破湿短蒸染色、冷轧堆和低盐无盐染色、以及泡沫染整、新型转移印染技术等节能降耗染色印花技术工程化瓶颈;开展纺织品特殊功能整理技术研发,提高国产面料质量、档次、附加值,实现产品的多元化、个性化;开展生态纺织化学品及特种功能助剂和配套工艺技术的研究,成果达到世界领先水平;开展印染在线检测与控制系统理论及设备研究。开展无水少水、低浴比印染装备,先进机械整理装备研究;到2020年印染行业单位增加值综合能耗和废水排放量分别比“十一五”末降低40%;初步构建纺织品功能性标准及生态性标准体系;研究不同印染加工阶段的废水在线深度处理及回用技术,实现印染废水中资源的回收和处理废水的回用,提高印染加工过程中水回用率。
服装设计与加工技术领域:开展现代服装科技研究,初步形成现代服装系统设计的架构,满足我国载人航天、公共安全和个体防护的需求,以及快速、个性化时尚及创意设计等领域的迫切需要;研发舒适性及功能防护服装,引导新型高性能纤维及多功能材料的开发,研制各类产业需求的功能防护性与舒适工效性相结合的高性能服装、以及具有医学监护和信息处理功能的智能服装;开发“绿色”、生态、环保服装,研究相关科技,使制造服装的全过程以及穿着服装、洗涤服装实现生态循环,保护绿色地球;保护人们健康安全,保护环境;开展仿形传感器及其控制器、具有三维空间缝纫臂装置等立体仿形控制关键技术研究,开发全自动缝纫系统;研究具有自主知识产权的异地交互功能的e-MTM系统和基于e-MTM系统的服装敏捷制造,建成人体自动测量、款式设计、可变式人体体型数据库等;对应快速、个性化时尚和品牌构建等领域需求,研究基于服装品牌文化的品牌特征化视觉元素符号设计系统,建设时尚与创意产业公共研究平台。
高技术纺织品与产业用纺织品技术领域:布局建设医疗卫生用、土工布、过滤用、高性能复合增强材料、农业用等产业用纺织品国家级工程技术研究中心;研发用于新型车、船、航空器、风力发电机叶片等的产业用高性能纺织复合材料;布局建设生物医用纺织品(包括人造血管、人工肾、各类补片、组织工程支架等)产业化基地或研发中心;结合物联网技术的发展,研究开发基于纤维的柔性电子元器件及传感器,实现人体生理数据的实时检测。
纺织工业装备技术领域:开展无梭织机共性关键技术研究。对织机结构进行动力学优化设计,以适应高速运动,提高织机入纬率和可靠性、开发高速引纬技术、智能化电控系统技术、送经张力补偿等织造工艺技术,研发宽幅、大卷装、适应特殊要求的织机,发展机电一体化技术的新型整经机、浆纱机、染桨联合机等,以适应配套需要;开展新型织造机械技术研究和开发。提高整经机卷绕速度,解决大功率可调速直接传动技术等;解决无级调速大功率传动技术,气动加压、油压制动技术,经纱张力自动补偿技术等;解决浆纱机运行状况和上浆工艺参数的在线检测及控制技术等;研制三维织机样机,为三维织机的后续发展和产业化建立理论和产业化基础;开展新型化纤机械技术研究和开发。研究开发高性能纤维产业化生产专用成套装备,通用纤维加工工程全流程数字化生产集成装备,生物质纤维专用集成规模化新型清洁化生产加工装备,纳米纤维及产品规模化制备装置。
纺织服装产业信息化技术领域:促使纺织行业信息化由局部推进逐步转向整体推进,由单项应用转向综合集成,逐步形成体系;数字化纤维与复合材料技术。开发化纤工艺数字化集成软件、纤维规模化生产仿真技术、差别化及功能化纤维智能设计与加工系统;研究三维纺织复合材料的可视化虚拟编织技术,实现三维纺织复合材料加工设备的智能控制;数字化智能化纺织技术。借助于计算机图形图像、多相流体等核心技术,实现纺织品加工过程的智能检测分析、控制等,实现纺织加工工艺的智能化,为建立高效优质加工体系提供智能保障;数字化智能化染整技术。重点突破印染生产过程自动检测和控制技术、节能降耗生产智能调度技术、印染系统的智能识别与控制技术、印染废水处理的智能化系统,实现印染行业管控一体化;数字化纺织装备与网络化制造技术。研发高效低耗数字化纺织装备关键共性技术,研发新型纺织机械多单元协同控制和综合管理应用技术,研究将RFID、智能化技术、虚拟制造技术、网络制造技术等应用于纺织装备制造;数字化服装技术。开展服装功能的数字化设计方法和工程化技术的研究,重点研发舱外航天服暖体假人多工作模式的仿真系统与测评技术;具有防火隔热、防毒抗菌、防水透气等复合功能服装的数字化设计、评价与加工技术等;数字化纺织管理和商贸技术。加大推广企业应用ERP、MIS、CAD、客户关系管理(CRM)等系统,重点推广骨干纺织企业的ERP管理体系。建立纺织行业信息化工程监理机制。制订纺织行业电子商务行业标准与数据交换规范等。
(三)2030年目标
纺织工程科技应用基础理论方面。在软物质、物理、化学、数学等基础科学,以及现代生物、信息、纳米、新材料等技术的基本理论基础上,学科交叉融合,结合纺织工程科技发展趋势,创新现代新纺织工程科技应用基础理论体系。
纺织工程科技应用研究和技术升级方面。纺织纤维材料技术领域:突破超高强纤维材料的分子及其凝聚态结构的设计、制备与调控及其制备工程的关键技术;适应低碳经济时代对低成本高性能纺织品的需要,攻克低成本极性聚合物有机高性能纤维的低成本化及其纺织结构制备的低成本化两大科技瓶颈;解决熔体纺丝法制备纤维素纤维中改性纤维素的分子结构设计及其纤维性能,纤维素原位化学改性结构控制等关键技术问题;探索受限水分子凝聚态结构、纤维触感的科学评价及其多级结构的关联性、天然纤维及其纺织品的热传导行为及其多级结构关联性等,在纤维材料仿生研究方面取得突破。
纺织加工技术领域:研究现代纺织制造技术,在新型纺织生产技术理念与理论、纺织产业链升级整体技术方案、新型纺织生产链升级改造技术及系列支撑装备等方面,突破关键技术,实现高效率、低能耗制造;实现新型纤维材料优化设计及其信息化纺织加工,突破包括新型天然纺织纤维制备及其环境友好加工、新型纺织品设计与开发等方面关键技术;构建全行业的数字化制造体系,形成纺织品的实时设计和制造;研发各种纺织品的回收利用成套技术装备。
生态染整和纺织清洁生产技术领域:突破生态染整和纺织品清洁生产关键技术,达到印染加工全流程可控,实现低碳印染;生态纺织化学品和特种功能助剂生产技术及应用工艺技术世界领先;大型自动化节碳减排印染机械设备、印染在线检测与控制系统全部实现自主知识产权;构建纺织品功能性标准及生态性标准体系,建立世界范围内有影响力及公认度的标准体系;揭示纤维聚集体结构与功能利用的构效关系,构建清洁高效、低成本大规模工程化原料炼制新过程、新途径,转变纺织固体废弃物为新一代规模化工业通用原料,实现循环印染。
服装设计与加工技术领域:探索短流程服装纺织制备新技术及其工程集成,以无纺布和纳米纤维制备技术,直接制造舒适、美观的纳米、亚微米纤维层的纺织服装制品;研究建立动态人体三维非接触式扫描系统,实现在人体动态条件下进行三维测量,建立人体动态数据库、动态人体模型,满足服装的行动舒适性、美观性和功能性等需求;研究开发热功能和力学功能设计CAD系统,结合人体生理模型建立人体—服装—环境热生理动态模拟系统,结合服装材料热湿传送模型,模拟人体—服装—环境间热湿的产生及传递过程,开展服装力学舒适性研究。
高技术纺织品与产业用纺织品技术领域:研究制定我国产业用纺织品的国家级标准,完成相关的基础研究工作,及标准的制定,促进我国产业用纺织品制造的调整、升级和振兴;继续开发高性能、功能性纤维在工业、农业中的广泛应用;探索将高技术纺织品延伸到新能源领域,研究纤维状柔性太阳能光伏电池及其光纤太阳能收集传输纺织品制备技术,以导电纤维为电极,在其表面构筑光电转化涂层,形成纤维状太阳能电池。
纺织工业装备技术领域:无梭织机(剑杆织机、喷气织机和片梭织机)实现自动化、数字化、智能化和网络信息化;三维织机实现多规格、多品种,满足复合材料的产业化制备和特种织物生产的需求,并实现产业化推广应用;进一步提升高性能纤维专用成套装备的综合性能,实现产业化推广;开发聚对苯撑苯并双噁唑、聚醚醚酮(PEEK)、M5等新型高性能纤维产业化专用成套装备;进一步研究提高功能化差别化通用纤维生产装备的可靠性、准确性及智能化程度,实现高效、快速产品开发;研究开发生物质纤维高性能化、高功能化生产成套装备,提升装备的产能;进一步提高纳米纤维及产品规模化制备装置的产能和高稳定性、高均匀性能力,实现产业化推广应用。
纺织服装产业信息化技术领域:按照国家信息化规划的总体要求,在开放的网络平台上,实现全行业企业内部和外部生产经营活动的整体信息化;利用计算机技术优化纤维的成形过程,实现化纤加工全流程数字化;借助无线传输、计算机网络等技术,实现动态变化条件下纺织加工过程优化与智能控制;实现印染行业生产全流程的数据优化和网络智能监控,实现染色过程的最优化,即时化生产和一次准确化生产,节能降耗;实现面向物联网的网络化纺织制造技术、装备和协作开发系统,构建基于物联网的网络化纺织机械测控管一体化平台;建立纺织行业信息化管理与工程监理机制,推行数字化行业联盟或地域协同商务;实现纺织企业物联网系统,提高企业内的生产效率和产品质量;完成制定包括纺织服装产品的分类编码标准、信息交换标准、生产工艺流程的统一规范等在内的电子商务标准及规范。
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今天幸灾乐祸的感觉真好