纖維，貫穿著人類文明的發(fā)展進(jìn)程。從天然棉麻到化學(xué)纖維，再到智能纖維，每一次迭代，都折射著科技的進(jìn)步與社會(huì)的發(fā)展。

從年產(chǎn)不足千噸到占據(jù)全球七成以上份額，中國纖維產(chǎn)業(yè)用幾十年時(shí)間，完成了從“跟跑”到“并跑”再到“領(lǐng)跑”的跨越。中國科學(xué)院院士、中國材料研究學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)朱美芳正是站在這一產(chǎn)業(yè)最前沿的領(lǐng)軍代表，她被譽(yù)為“纖維女俠”，科研生涯與中國纖維產(chǎn)業(yè)的崛起同頻共振。

本期“對(duì)話”欄目，中國科協(xié)之聲帶你走進(jìn)首屆中國“AI+新材料”大會(huì)，聽朱美芳院士講述AI與新材料的深度融合之道。

朱美芳

纖維材料專家，中國科學(xué)院院士。現(xiàn)任東華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院學(xué)術(shù)院長(zhǎng)、先進(jìn)纖維材料全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，兼任中國材料研究學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)、中國女科技工作者協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)、上海科普教育發(fā)展基金會(huì)理事長(zhǎng)等職。

一根纖維，跑出中國速度

很多人對(duì)纖維的認(rèn)知，還停留在“織衣服”的層面，其實(shí)纖維早已成為支撐高端制造、航空航天、國防軍工等領(lǐng)域的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。

纖維分為天然纖維和化學(xué)纖維，天然纖維“靠天吃飯”，棉花、絲綢、麻等都是大自然的饋贈(zèng)；而化學(xué)纖維的歷史僅百余年，它以石油、煤炭等為原料，先提取其中的烴類成分，再經(jīng)過裂解、聚合等工藝，最終紡制而成。

上世紀(jì)50年代前，化學(xué)纖維的核心技術(shù)主要掌握在美國、日本和歐洲國家手中。中國的化學(xué)纖維產(chǎn)業(yè)起步較晚，直到1949年解放后，我們才逐步建立起化學(xué)纖維專業(yè)，一步步追趕世界步伐。

上世紀(jì)90年代，我剛投身科研時(shí)，中國的化纖產(chǎn)量還遠(yuǎn)不及發(fā)達(dá)國家，但我們始終憋著一股勁，要打破技術(shù)壟斷。1998年，中國化纖產(chǎn)量超過美國；2015年，中國化纖產(chǎn)量占全球的70%，至今仍保持這一領(lǐng)先地位。這些數(shù)字背后，是一代代纖維人的堅(jiān)守與奮斗。

朱美芳與團(tuán)隊(duì)探討實(shí)驗(yàn)問題。

我的科研之路，也伴隨著中國纖維產(chǎn)業(yè)的升級(jí)步伐。

最初，我專注于將粗硬的聚丙烯纖維變細(xì)。那時(shí)，聚丙烯纖維主要做麻袋、地毯、窗簾，大家都覺得它改造難度很大，不可能穿在身上。我們跟中科院化學(xué)所合作，一次次加工摸索，但實(shí)驗(yàn)都失敗了。

有一次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，我們未將螺桿清洗干凈，沒想到卻由此帶來了一個(gè)意外發(fā)現(xiàn)，原本被認(rèn)為“分子量分布越窄越好”的理論并非絕對(duì)。這種“無心插柳”的結(jié)果，加上前期積累的基礎(chǔ)，最終推動(dòng)了技術(shù)突破。

那時(shí)二十幾歲的我，拿著實(shí)驗(yàn)成功制備的纖維，又蹦又跳地去跟老教授匯報(bào)，那種興奮至今難以忘懷。后來我們提出了“細(xì)旦化”理論，讓原本粗糙的工業(yè)纖維變得像絲綢一樣柔軟，中國的服裝材料從此上了一個(gè)臺(tái)階。

產(chǎn)品光有量不夠，更需要一次次“質(zhì)”的提升。

1997年，我在德國做訪問研究，經(jīng)常合成納米材料，但沒人想到把納米材料和纖維結(jié)合起來。回國后，我在博士論文中大膽提出“納米復(fù)合功能纖維”概念，當(dāng)時(shí)，沒有人認(rèn)同。我采用“有機(jī)無機(jī)雜化”的思路，把無機(jī)材料的功能性與高分子的可加工性結(jié)合起來，解決了功能纖維“安全性與舒適性”的痛點(diǎn)，相關(guān)成果后來獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。

2010到2015年，我們先進(jìn)纖維材料全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（原纖維材料改性國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）又往前推了一步，提出“智能纖維”的概念。功能纖維和智能纖維有什么不同？功能纖維是被動(dòng)地把某種功能“附”到材料上；智能纖維則是主動(dòng)與環(huán)境交互、響應(yīng)。我們當(dāng)時(shí)提出了“Big Fiber”大纖維的概念，美國同期也提出了“革命性纖維”，大家都在同一個(gè)時(shí)間窗口轉(zhuǎn)向了智能化。

智能纖維的發(fā)展難度極大，涉及多學(xué)科交叉融合，技術(shù)復(fù)雜度高，需要大量資金、人才和政策支持。各國競(jìng)爭(zhēng)異常激烈，如同20多年前納米技術(shù)興起時(shí)的局面。但中國憑借敏銳的洞察力和前瞻性布局，積極推動(dòng)智能纖維與各行各業(yè)深度融合，使其在腦機(jī)接口、生物醫(yī)藥、人形機(jī)器人等新興領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。

讓科研成果“從書架走向貨架”

我一直倡導(dǎo)“做接地氣的科研”，科研不能只停留在實(shí)驗(yàn)室和論文里，更要落地到產(chǎn)業(yè)中，解決實(shí)際問題，創(chuàng)造實(shí)際價(jià)值。

新材料作為戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，是新興產(chǎn)業(yè)鏈條的頂端技術(shù)，其發(fā)展關(guān)乎我國能否搶占世界制高點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)高新技術(shù)與高端制造的自主高質(zhì)量發(fā)展。

4月9日至12日在廣州南沙舉行的首屆中國“AI+新材料”大會(huì)，正是一次在新材料領(lǐng)域具有里程碑意義的大會(huì)。中國材料研究學(xué)會(huì)在中國科協(xié)領(lǐng)導(dǎo)下，全方位踐行“人工智能+新材料”國家戰(zhàn)略任務(wù)，構(gòu)建頂層化高端智力資源，共商技術(shù)融合路徑，為我們科技工作者搭建了產(chǎn)學(xué)研融合的高水平對(duì)話平臺(tái)，讓學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界、教育界能夠坐在一起，打通創(chuàng)新鏈條，實(shí)現(xiàn)協(xié)同發(fā)展。

大會(huì)設(shè)立了3個(gè)單元14位院士的大會(huì)報(bào)告、19個(gè)國家重大戰(zhàn)略急需領(lǐng)域分論壇。其中，我們組織了分論壇“AI+柔性材料”，希望向?qū)W界和產(chǎn)業(yè)界傳遞一個(gè)清晰的信號(hào)：柔性材料的發(fā)展，已經(jīng)進(jìn)入了必須與AI深度融合的新階段。

柔性材料包括智能纖維、柔性薄膜、柔性電子等，它最大的特點(diǎn)是“強(qiáng)、柔、韌、輕”，既能彎折、扭轉(zhuǎn)，還能適配多種復(fù)雜場(chǎng)景，比如國防、航天、人形機(jī)器人、可穿戴設(shè)備等，都離不開柔性材料。但柔性材料的設(shè)計(jì)復(fù)雜、性能優(yōu)化難度大，亟需AI來提供新的解決路徑。“通過耦合與雜化實(shí)現(xiàn)柔性材料的功能涌現(xiàn)”也是中國科協(xié)發(fā)布的2024年十大前沿科學(xué)問題之一。

4月11日，首屆中國“AI+新材料”大會(huì)分論壇“AI+柔性材料”現(xiàn)場(chǎng)，朱美芳院士進(jìn)行開場(chǎng)演講。

分論壇上，我們邀請(qǐng)了纖維材料、柔性電子、智能制造等領(lǐng)域的專家，來自基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的從業(yè)者，就是希望打通學(xué)界與產(chǎn)業(yè)界存在的壁壘，共同組織攻關(guān)，以AI為核心紐帶，真正推動(dòng)柔性材料進(jìn)入一個(gè)協(xié)同驅(qū)動(dòng)的新發(fā)展階段。

這些年，我去過全國600多家纖維企業(yè)，無論是量大面廣的傳統(tǒng)化纖企業(yè)，還是專注智能纖維的新興企業(yè)，我們都有深度合作。

作為先進(jìn)纖維材料全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，我們以“高性能、多功能、智能化、綠色化”為方向，一方面引領(lǐng)行業(yè)技術(shù)升級(jí)，另一方面培養(yǎng)科研人才，孵化中小企業(yè)。我們實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的博士、博士后，有不少人創(chuàng)辦了專精特新企業(yè)，甚至發(fā)展成上市公司。我們東華大學(xué)材料專業(yè)一個(gè)班誕生3家上市公司的故事，就是產(chǎn)學(xué)研融合最好的見證。

此外，我們還在江蘇南通建立了集萃先進(jìn)纖維材料研究所有限公司，在上海松江搭建了AI+材料基地，推動(dòng)科技、教育、人才一體化發(fā)展，讓科研成果真正“從書架走向貨架”。

“AI+新材料”需要高質(zhì)量數(shù)據(jù)

AI與新材料會(huì)發(fā)生什么樣的“化學(xué)反應(yīng)”？我的觀點(diǎn)很明確：相互賦能、相互成就。一方面，越來越多的材料科學(xué)家開始借助AI加速新材料研發(fā)；另一方面，越來越多的新材料也在反向賦能AI硬件升級(jí)、拓展AI應(yīng)用場(chǎng)景。

在沒有AI的時(shí)代，我們做材料研發(fā)，靠的是實(shí)驗(yàn)仿真和經(jīng)驗(yàn)積累，從材料設(shè)計(jì)、性能優(yōu)化到應(yīng)用落地，往往需要反復(fù)試錯(cuò)，不僅周期長(zhǎng)、成本高，還受限于人類的認(rèn)知邊界。

而大模型的出現(xiàn)，就像為新材料研發(fā)裝上了“加速器”，幫助我們?cè)O(shè)計(jì)出更高性能、更綠色、更智能的新一代纖維材料。但它絕不是“萬能的”，更不是替代科研工作者，而是與我們并肩作戰(zhàn)。

當(dāng)前AI+新材料融合過程中，最大的瓶頸仍是數(shù)據(jù)。材料領(lǐng)域普遍存在數(shù)據(jù)分散、異構(gòu)、缺標(biāo)準(zhǔn)、難共享等難題，而數(shù)據(jù)質(zhì)量很大程度上決定了AI能力的上限。

我們實(shí)驗(yàn)室就在做兩件事：一是把我們?cè)瓉淼膶?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)識(shí)和整理，變成有用的數(shù)據(jù)；二是跟人形機(jī)器人公司合作，原位采集數(shù)據(jù)，相互迭代。

專業(yè)大模型會(huì)不會(huì)出現(xiàn)“幻覺”？當(dāng)然會(huì)。但和通用大模型不同，專業(yè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)一部分來自真實(shí)實(shí)驗(yàn)，一部分來自仿真。如果數(shù)據(jù)零散、不標(biāo)準(zhǔn)，AI就會(huì)出現(xiàn)“幻覺”，給出不實(shí)、不準(zhǔn)確的結(jié)果，反而會(huì)影響研發(fā)效率。數(shù)據(jù)越精準(zhǔn)，幻覺就越少。關(guān)鍵在于不斷迭代、用實(shí)驗(yàn)反復(fù)驗(yàn)證數(shù)據(jù)。我們不要指望AI一下子達(dá)到某種高度，也不要輕易否定它的價(jià)值，理性看待就好。

2024年，我們團(tuán)隊(duì)聯(lián)合發(fā)布了國際上首個(gè)纖維行業(yè)大模型“纖貝”。當(dāng)時(shí)大眾對(duì)大模型的認(rèn)知還不深，我們?yōu)槭裁锤易觯恳驗(yàn)槠髽I(yè)有真實(shí)需求。

我在走訪企業(yè)過程中發(fā)現(xiàn)一個(gè)普遍問題，很多化纖企業(yè)智能制造做得早，工業(yè)機(jī)器人、海量數(shù)據(jù)都有，但數(shù)據(jù)沒有用起來。研發(fā)“纖貝”的初衷，就是把纖維領(lǐng)域碎片化的知識(shí)和數(shù)據(jù)系統(tǒng)整合起來，為科研、教學(xué)、產(chǎn)業(yè)提供更精準(zhǔn)的專業(yè)支撐，同時(shí)幫助企業(yè)盤活閑置的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，降低試錯(cuò)成本。未來我們還會(huì)推出工業(yè)級(jí)和科研級(jí)的大模型，真正讓AI扎根纖維產(chǎn)業(yè)。

在纖維領(lǐng)域，AI已逐步滲透到研發(fā)與生產(chǎn)全流程。比如我們正在攻關(guān)模擬月球環(huán)境下的月壤纖維制備，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)“就地取材、就地制造”。

東華大學(xué)朱美芳院士、成艷華、汪慶衛(wèi)團(tuán)隊(duì)獲得嫦娥五號(hào)真實(shí)月壤樣品500毫克。團(tuán)隊(duì)自制模擬月壤，成功制備出直徑僅10-20微米（頭發(fā)絲的1/5到1/6）的超細(xì)纖維。

月球環(huán)境具有微重力、高真空、極端溫差等特征，讓月壤成纖變得異常困難。在這個(gè)過程中，AI可以在前端解析成分、中端優(yōu)化工藝、后端實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，大幅提升成功率。將來，我們期待把制備月壤纖維的設(shè)備送到月球上，讓機(jī)器人采集月壤，連續(xù)生產(chǎn)纖維，用于建筑增強(qiáng)材料、柔性艙、宇航服等。

研究團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的可用于深空環(huán)境的月壤纖維自動(dòng)成纖裝備。

熱愛、堅(jiān)持、忘我

回顧幾十年的科研生涯，我獲得過中國科協(xié)等單位牽頭評(píng)選的全國創(chuàng)新爭(zhēng)先獎(jiǎng)、中國青年女科學(xué)家獎(jiǎng)等諸多榮譽(yù)，我感到非常榮幸，也更加堅(jiān)定了“敢為人先、求真務(wù)實(shí)”的科研信念。

作為中國女科技工作者協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)，我深知女性科技工作者的不易。我們發(fā)現(xiàn)女性在大學(xué)生、碩士生階段占比很高，但越往上走，到教授、到院士階段，比例就越低。我認(rèn)為這種“漏斗效應(yīng)”現(xiàn)象，既有家庭責(zé)任的壓力，也仍存在社會(huì)偏見的現(xiàn)實(shí)障礙。

中國材料研究學(xué)會(huì)于2021年成立女科技工作者委員會(huì)，朱美芳擔(dān)任該委員會(huì)主任。圖為2023年7月，由中國材料研究學(xué)會(huì)女科技工作者委員會(huì)發(fā)起，在深圳召開女科技工作者交流座談會(huì)。

在此，我想說，如果忽視女性，就忽視了人類一半的智慧。我們需要更多有話語權(quán)的男科學(xué)家關(guān)注女性科技工作者群體，也需要政策層面的傾斜，讓更多女性科技工作者能夠安心科研、實(shí)現(xiàn)價(jià)值。

從年輕女性科技工作者自身來說，一定要自立自強(qiáng)、迎難而上。科研這條路，女性一樣可以走得很遠(yuǎn)。

從教30余載，我至今仍擔(dān)任本科班班主任。這份堅(jiān)持，源于一種傳承。在東華大學(xué)（原華東紡織工學(xué)院）讀書時(shí)，我的專業(yè)老師就兼任班主任，“愛生如子”的理念深深扎根在我心里。現(xiàn)在，我也成為了這樣的老師，不僅自己堅(jiān)守在教學(xué)一線，還推動(dòng)我們東華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院建立了制度化的班主任傳承機(jī)制，希望把科學(xué)家精神和育人初心一代代傳遞下去。

朱美芳在為學(xué)生授課。

在挑選學(xué)生和年輕教師時(shí)，我最看重的是他們的自我驅(qū)動(dòng)力。我常跟他們分享六個(gè)字：熱愛、堅(jiān)持、忘我。熱愛是前提，沒有熱愛，就無法抵御科研的枯燥；堅(jiān)持是保障，科研路上布滿挫折，唯有堅(jiān)持才能突破；忘我是境界，不要總想著自己能得到什么，要想著為國家、為產(chǎn)業(yè)付出什么，這份使命感，才能支撐我們走得更遠(yuǎn)。

科學(xué)家并不等于乏味，我認(rèn)為自己是一個(gè)有趣且熱愛生活的人。生活中，偶有業(yè)余時(shí)間，我喜歡聽音樂，看勵(lì)志的歷史劇，尤其是長(zhǎng)征題材。我年輕時(shí)是長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員，當(dāng)時(shí)身體基礎(chǔ)素質(zhì)并不出眾，但每次跑步的時(shí)候我會(huì)想：紅軍長(zhǎng)征，那么艱難都過來了，我這點(diǎn)困難算什么？我也常對(duì)學(xué)生說，在科研道路上，困難重重，要有吃苦耐勞的精神。

當(dāng)前，中國纖維產(chǎn)業(yè)已從跟跑、并跑到了領(lǐng)跑階段。領(lǐng)跑其實(shí)更難，前方?jīng)]有參照，一旦跑偏，后果不堪設(shè)想。所以我們必須不斷學(xué)習(xí)、交流，注重多學(xué)科交叉融合。

此外，我還積極投身科普事業(yè)，目前擔(dān)任上海科普教育發(fā)展基金會(huì)的理事長(zhǎng)。我們針對(duì)“一老一少”群體，尤其是幼兒園到中學(xué)的學(xué)生，開展了很多科普活動(dòng)，這也是我的興趣所在。

前不久，我去了山西左權(quán)縣的紅軍小學(xué)捐贈(zèng)流動(dòng)科技館，這次活動(dòng)得到了中國科協(xié)、上海市科協(xié)、上海科技館、上海自然博物館等單位的聯(lián)動(dòng)支持，大家齊心協(xié)力，讓科普工作真正落地。

展望“十五五”，AI與新材料的融合將成為大趨勢(shì)，也是國家戰(zhàn)略的重要方向。我相信，在科技界、產(chǎn)業(yè)界、教育界的共同努力下，我們一定能破解數(shù)據(jù)瓶頸，催生更多新材料、新技術(shù)，縮短研發(fā)周期，推動(dòng)材料科技自立自強(qiáng)。而我自己，也會(huì)繼續(xù)堅(jiān)守纖維領(lǐng)域，用AI賦能，培養(yǎng)更多優(yōu)秀的科研人才，推動(dòng)中國從“纖維大國”真正邁向“纖維強(qiáng)國”，讓小小的纖維，承載起更大的科技?jí)粝搿?/strong>

中國科協(xié)之聲：未來，您覺得我們穿的衣服會(huì)因“AI+新材料”發(fā)生哪些今天看來像“魔法”一樣的變化？

朱美芳：未來服裝真正具有“魔法感”的變化，不在于簡(jiǎn)單疊加智能器件，而在于將信息功能從“附著在織物上的器件”前移到“纖維與結(jié)構(gòu)本體之中”，從而構(gòu)建一個(gè)具備感知—認(rèn)知—調(diào)控閉環(huán)的軟性智能系統(tǒng)。

通過可編程多功能纖維，服裝能夠?qū)θ梭w生理狀態(tài)與外界環(huán)境進(jìn)行連續(xù)、分布式感知，并借助嵌入式低功耗AI在織物層級(jí)完成基礎(chǔ)判斷，使其從“被動(dòng)響應(yīng)”走向“主動(dòng)理解”；進(jìn)一步依托材料自身的熱響應(yīng)、力學(xué)響應(yīng)與結(jié)構(gòu)可變特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕環(huán)境、穿著舒適性乃至人體狀態(tài)的自適應(yīng)調(diào)控，甚至在無感狀態(tài)下參與健康管理。同時(shí)，通過能量采集與分布式供能，服裝可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

其本質(zhì)性的變化在于：紡織材料將由單一的被動(dòng)載體，演進(jìn)為兼具信息處理與功能輸出能力的系統(tǒng)性材料，在保證柔軟性、可制造性與安全性的前提下，逐步逼近具有“感知與調(diào)節(jié)能力”的第二皮膚。

訪談手記

4月10日，在首屆中國“AI+新材料”大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)訪談朱美芳院士時(shí)，她的嗓子沙啞得厲害。

這場(chǎng)在中國科協(xié)指導(dǎo)下，由中國材料研究學(xué)會(huì)主辦的行業(yè)盛會(huì)，凝聚了無數(shù)深耕領(lǐng)域的研究者，推動(dòng)著我國新材料產(chǎn)業(yè)突破技術(shù)瓶頸、搶占行業(yè)高地，走向更廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景。

朱美芳院士接受中國科協(xié)之聲訪談。

朱美芳便是這群默默耕耘的科技工作者中的代表之一。長(zhǎng)期堅(jiān)守科研教學(xué)一線、與產(chǎn)業(yè)高頻交流，以及無數(shù)次科普講座，讓她的嗓音留下了明顯的磨損。對(duì)科研工作，她常對(duì)學(xué)生說六個(gè)字：熱愛、堅(jiān)持、忘我。而這，其實(shí)也是她自己真實(shí)的寫照。

她的每一步前行，都始于熱愛，對(duì)纖維事業(yè)的赤誠熱愛；成于堅(jiān)持，面對(duì)無數(shù)次實(shí)驗(yàn)失敗仍不放棄的執(zhí)著堅(jiān)持；終于忘我，一心為國家材料事業(yè)謀發(fā)展的無私奉獻(xiàn)。

她身上，還有一種溫暖的氣場(chǎng)。參會(huì)前一天，她仍在為廣州大學(xué)附屬中學(xué)南沙實(shí)驗(yàn)學(xué)校做科普講座；在會(huì)場(chǎng)，她一次次主動(dòng)與同仁熱情交流；我們?cè)L談時(shí)，她身上沒有大科學(xué)家等標(biāo)簽的距離感，有的是一種想把所見所思都掏給你的真誠。

從傳統(tǒng)纖維到功能纖維，再到智能纖維，這根細(xì)細(xì)的絲，一頭連著國家的產(chǎn)業(yè)崛起，一頭連著一代代科研人的薪火傳承。

感謝她的溫暖講述。愿這份科學(xué)家精神，以及用AI賦能新材料的創(chuàng)新理念，通過我們的平臺(tái)，傳遞給更多人。

中國科協(xié)之聲訪談編輯 陳盡美