刘亚威 ¦ 你应知道的革命性纤维与织物和革命性纤维与织物制造创新机构

2016年4月1日，美国国防部长卡特于宣布成立美国国家制造创新网络中第八家制造创新机构——“革命性纤维与织物制造创新机构”（RFT-IMI）。《空天防务观察》特此邀请中国航空工业发展研究中心的青年学者，国防制造创新问题研究专家刘亚威先生为我们解读“革命性纤维与织物”和美国刚刚成立的“革命性纤维与织物制造创新机构”。此前，刘亚威先生已在《空天防务观察》发表22篇专栏文章（详见本文之后的附表）。

现代纤维和织物具备诸多崭新的性能，比如超轻量化、强力阻燃、极高强度等。它们拥有广泛的应用前景，包括消防员的先进防护服、救治战场伤员的抗菌包扎带等。开发并推广下一代智能多功能纺织品对制服、防护和承载装备、人员与货物空运精确投送系统、涡轮和旋翼桨毂的新型结构、掩体/帐篷、机体的主承力和次承力构件、吸能设备等军民应用都非常重要。通过在纤维科学上的尖端创新、超强性能纤维和织物的商业化推广，一个专注于革命性纤维与织物的制造创新机构将确保美国在这一领域的世界领导地位。

本次成立的RFT-IMI由美国国防部牵头组建，预计将获得超过3.25亿美元的初始公私联合资本投入。奥巴马曾在2015年3月18日亲自宣布“革命性纤维与织物制造创新机构”开启竞标。本文将向您初步展示“革命性纤维与织物”和“革命性纤维与织物制造创新机构”。

奥巴马亲自宣布RFT-IMI开启竞标

一、关于革命性纤维与织物

（1）什么是革命性纤维与织物

纤维科学的新进展已经创造出了具备非凡属性的纤维。罕见的强度、阻燃、电气和其它新属性已经使纤维与织物应用空间发生了变革——因此使用了“革命性”这个词。现代革命性纤维与织物（RFT）在整个纤维与织物市场中快速增长的领域，具有广泛的商业和国防应用前景。RFT覆盖了一系列称作“技术纺织品”的纤维系统，由特种面料、工业面料、电子纺织品、智能面料以及其它先进纺织品组成。技术纺织品的核心特色是，它们基于合成纤维、天然纤维混纺和多材料纤维而构建。

（2）为何投资革命性纤维与织物

在美国新世纪开头经历了10年期的制造业空心化之后，美国纺织品工业正在回弹，20年来首次出现了就业增长势头，产量也从萧条时代起增加了近20%。从2009年到2015年，出货增加14%，全球出口增长39%。在新世纪衰退的十年后，美国制造业自2010年2月起整体增加了90万个就业岗位。在美国纺织品制造业好转之际投资该技术领域，将为未来美国在复杂纤维和织物技术的生产领域建立全球领导地位打下坚实基础。

革命性纤维与织物具有与众不同的属性，包括不可思议的轻质和防火性，非凡的强度以及包含电子传感器等。因此，RFT应用范围广泛，可以为消防员制成不受炽热火焰影响的消防服，能够将一块智能手表具备的传感能力复制进一片轻质纤维中，或者在一位受伤战士需要使用抗菌包扎带进行处理时轻易将其去除。

商业领域应用

——商业领域

革命性纤维与织物产品的商业需求主要包括五大类——现场急救员制服；机械过滤设备；汽车气囊；人造缩帆带/海滩冲蚀防护；增强结构（机械稳定的土墙）。

——国防领域

革命性纤维与织物产品的国防需求十分广泛。主要包括四大类——个人挑战与货物空投系统；软墙/刚性墙掩体/帐篷和营地系统；士兵电源与数据集成系统；士兵制服。具体包括：士兵服装（可穿戴电子纺织品电源和数据传输总线），微小气候管理以及单兵装备，掩体/帐篷，降落伞，弹药与爆炸防护，化学、生物、辐射与核（CBRN）防护，阻燃阻热、环境保护、安全浮游装置、反重力外套等。其它国防部用户则在医疗与工程领域。

国防领域应用

（3）为什么要成立这个机构

许多国家在革命性纤维与织物领域都有发展计划，旨在激励创新并提升制造业。德国拥有弗劳恩霍夫应用研究促进协会，英国拥有弹射器中心，法国拥有卡诺科研机构网，加拿大拥有工业研究辅助计划，比利时拥有微电子研究中心（IMEC），中国台湾地区拥有工业技术研究所。特定纺织物相关应用研究机构在英、德和加拿大这样的国家都已设立。

建立一家革命性纤维与织物制造创新机构，将为美国纺织品制造业未来在复杂纤维和织物技术领域生产中的全球领导地位和创新奠定基础。新的机构将联合政府、工业界和学术界等各方力量，在公私合作（PPP）模式下解决该技术从设计到产品的一系列制造挑战。该机构将能够支持在美国建立一个先进纤维和织物领域的端到端的创新生态系统，利用本土制造设施来开发制造工艺并使其规模化、产业化。

二、关于革命性纤维与织物制造创新机构

（1）机构概况

革命性纤维与织物制造创新机构（RFT-IMI）将设在马萨诸塞州剑桥，由麻省理工学院（MIT）负责领导，并接受美国国防部监管。为领导这个新机构，麻省理工学院联合89个合作伙伴，在剑桥建立了美国先进功能纤维（AFFOA）联盟，以帮助美国处于纤维科学的最前沿，并确保在美国生产具备卓越属性的现代纤维。该联盟最终赢得了竞标，新机构将以它为基础成立。RFT-IMI将获得超过0.75亿美元的联邦政府资金投入，以及近2.5亿美元的由地方政府、大学和企业等投入的配套资金。

美国先进功能纤维联盟

获胜团队包括52家工业界成员和非盈利组织，以及28个州的37家额外合作伙伴。其中52家大中小企业和非盈利组织包括FLIR公司、蓝水防务公司、Nanocomp 技术公司、MiniFIBERS公司、FibeRio、Buhler纱线公司、电子纺织品公司、RTI国际公司、沃里克铣削公司、英特尔、SAP、Bose、耐克、新百伦、太阳能联盟、Vartest 实验室、特拉华谷工业资源中心、国家职业能力测试中心等。

（2）机构的主要任务

革命性纤维与织物制造创新机构将作为政府、学术界和工业界之间的公私合作关系（PPP）存在，处理该技术领域相关的制造业各个环节的挑战，从设计到终端产品。RFT-IMI将基于使用已验证的计算设计工具、耐久的知识管理系统以及一个协作的组织结构，为快速和柔性地生产最终产品的原型提供前沿能力。这些设计工具和试制能力将进行集成，以支持制造工艺改进，维护一个设计与性能数据和试验测试的公共资源库，提升当前的并制订新的工业标准。RFT-IMI公私合作关系将用于通过教育外延项目以及劳动力培训与再培训，培育新型劳动力，提升美国纺织品制造业的经济发展。

RFT-IMI将利用西北地区的技术纺织品制造业创业者和创新者的社群，加之来自全国制造业网络的坚实力量，巩固其国家性创新生态系统，并使美国在关键技术领域保持领导地位。新机构将致力于把大学（MIT、麻省大学阿默斯特分校、康奈尔大学等）成员实验室中开发出的创新成果商业化，同时与当地劳动力组织建立伙伴以培训工人如何在美国制造这些技术。新机构的总部将拥有一个原型制作设施，用于帮助初创企业试验其首件产品，并将新技术规模化到全面生产，以确保美国发明的纺织物技术在美国进行制造。

机构关注的应用领域

（3）机构的主要技术方向

目前，可以推测新机构关注三大技术领域——纤维，纱线，技术纺织品。

“纤维”主要包括——高强度质量比纤维；“感知与反应”纤维；仿生纤维；生物降解纤维；单/双/三组分纤维；光电纤维；抗静电纤维；以及涂层和其它功能表面材料：抗菌，超级“憎一切”表面处理，防水和油的先进C6配方，具有高MVTR的选择性渗透薄膜，提升的纤维功能性（金属有机结构、金属-氧簇合物）。

“纱线”主要包括——新型聚合物带；无氟（或氟碳）聚合物带；面向柔性混合电子（FHE）应用的薄膜和材料；电子纱线：电子材料和传统材料的结合，导电性—铜缠绕在纱线上，功能性（嵌入式天线）。

“技术纺织品”主要包括——纺织品和处理：憎水，C4型处理等；温度自适应“智能”绝热；低成本阻热面料；小体积绝热；（主动或被动）适应冷热天气的智能材料；高性能缝合与封闭系统；电子纺织品：通过面料和电子器件互连进行电源和数据传输，“系统集成—电子器件集成/能量收获，缝合与连接—保持电通道。

新机构将把非传统合作伙伴集合在一起，将纤维和纱线与集成电路、LED、太阳能电池和其它设备与先进材料集成在一起，创造可看、听、感知、通信、存储能源、调节温度、监测健康、改变颜色等功能的纤维与织物。比如，机构将把音频设备制造商Bose、计算机芯片制造商英特尔和纳米纤维制造商FibeRio公司，与更通常的纺织品制造商与用户沃里克铣削公司、Buhler纱线公司以及新百伦等进行结对，实施创新。RFT-MII还将与其它制造创新机构建立紧密合作关系，与相交叉的技术领域共享资源，比如柔性混合电子制造和先进复合材料制造领域。

 牵头和参与机构组建的联邦政府部门

（4）国防部的监管

国防部作为革命性纤维与织物制造创新机构的牵头组建部门以及联邦出资方，将对机构运行负有一定的管理职责。RFT-IMI将由国防部长办公室（OSD）制造技术办公室监管。OSD将项目管理和合同订立工作分配给各军种，陆军陆军合同司令部（ACC-NJ-ET）负责项目招标，陆军武器研发工程中心（ARDEC）将任命项目经理，陆军纳提克士兵研发工程中心（NSRDEC）将任命首席技术官。陆海空三军制造专家组，以及民间机构人员将参与机构的日常工作，这些人员将加入机构的技术咨询委员会。

刘亚威先生此前已为《空天防务观察》提供21篇专栏文章，如下表所示：

序号	篇名	发表日期 （2015-2016）
1	美国数字制造与设计创新机构助力美国智能制造	2月16日
2	非热压罐成形技术用于MS-21机翼主承力构件生产	2月23日
3	热塑性复合材料加速进入民机主承力结构	2月25日
4	轨道加工工艺颠覆航空异种材料构件制孔	2月27日
5	增材制造（3D打印）——“美国制造，美国能行！”	3月11日
6	2014，美国国家制造创新网络雏形初现	4月8日
7	揭秘莫纳什大学增材制造中心——澳大利亚增材制造先锋	4月22日
8	美国通用电气公司“工业互联网”——两大革命共鸣下的智能制造新前景	5月27日
9	美国通用电气公司——高端增材制造技术的领军者	6月1日
10	“数字制造”VS“智能制造”	8月17日
11	你应知道的集成光子学和集成光子学制造创新机构	8月24日
12	波音采用创新技术制造NASA新概念飞机机身	9月28日
13	无人机复合材料结构低成本制造技术（节选）	10月9日
14	你应知道的柔性混合电子学和柔性混合电子学制造创新机构	10月14日
15	解读美国国家制造创新网络中制造创新机构的分级会员制	11月23日
16	德国“工业4.0”之“智慧工厂”计划（上）、（中）、（下）	12月18日、21日和23日
17	美国国家增材制造创新机构的技术路线图和项目概览（上）、（下）	2016年1月8日、15日
18	美国国家制造创新网络计划2015年实施亮点	2月15日
19	美国政府发布首份国家制造创新网络年度报告和战略计划	2月22日
20	美国国家制造创新网络战略计划要点	3月4日
21	工业互联网联盟与工业4.0平台的合作始末	4月1日
22	航空制造领域即将发生五个变革	4月6日