近年來，納米技術已成為科學研究的熱點。由于納米材料具有許多新的特性，如特殊的磁學特性、光學特性、電學特性和化學活性等，利用納米粒子的這些特性對高分子材料進行改性，可以得到具有特殊功能的高分子材料。這不僅使高分子材料的性能更加優異，使其更加廣泛地應用于微電子、化工、國防、醫學等各個領域，同時還為高分子改性理論體系的奠定提供了基礎，拓寬了高分子改性的理論。
研究發現，隨著顆粒尺寸的量變，在一定條件下會引起顆粒性質的質變。對超微顆粒而言，尺寸變小，其比表面積則顯著增加，從而產生特殊的光學、熱學、磁學、力學化學、聲學等一片列新的性質。另外，納米粒子由于表面存在大量活性中心，在反應體系中可以起到高效催化的作用。
目前通常是將納米微粒與聚合物基材進行復合，利用其特殊性質來開發新產品，這比研究全新的聚合物材料投資少，周期短，生產成本低。但是通常納米微粒粒徑小，易于團聚，為增加材料與聚合物的界面結合力，提高復合材料的性能，需要對納米微粒進行表面改性處理。與普通改性材料不同，納米粒子具有特殊的表面效應、體積效應、量子尺寸效應以及宏觀量子隧道效應等，這些效應的綜合作用導致了改性后的高分子材料具有特殊性能。比如，納米粒子巨大的比表面積產生的表面效應，可使經納米粒子改性后的高分子材料的機械性能、熱傳導性、觸媒性質、破壞韌性等均與一般材料不同，有的材料還具有了新的阻燃性和阻隔性。
利用納米微粒的量子尺寸效應等可制成紫外線吸收材料。例如，防曬油等化妝品中現在普遍加入了納米微粒，同時在具有強紫外吸收的納米微粒表面包裹一層對身體無害的高聚物，這樣既發揮了納米顆粒的作用，又改善了防曬油的性能。再如，塑料制品在紫外線照射下很容易老化變脆，如果在塑料表面涂上一層含有納米微粒的透明涂層吸收紫外線，這樣就可以防止塑料老化。汽車、艦船的表面涂覆的油漆主要是由氯丁橡膠、雙酚樹脂或者環氧樹脂為主要原料，在陽光的紫外線照射下很容易老化變脆，致使油漆脫落，如果在面漆中加入能強列吸收紫外線的納米微粒就可起到保護底漆的作用。另外，將納米微粒分散到樹脂中制成膜，可用作半導體器件的紫外線過濾器。
在航空航天材料的加工生產中，納米材料也有相當的優勢，特別是由輕元素組成的納米材料在航空隱身材料方面應用十分廣泛。～些納米復合粉體與高分子纖維結合，對中紅外波段有很強的吸收性能，對紅外探測器有很好的屏蔽作用。納米磁性材料，特別是類似鐵氧體的納米磁性材料加入涂料中，既有優良的吸波特性，又有良好的吸收和耗散紅外線的性能，甚至可以改變雷達波的反射信號，加之其比重輕，因此在隱身方面的應用上有明顯的優越性。
納米材料對光吸收和對靜電屏蔽的特性，使其在日常生活和國防上也有著很重要的應用前景。發達國家已經開始用納米復合粉添加的纖維制成軍服，這種纖維不僅對人體釋放的紅外線有很好的屏蔽作用，而且對人體紅外線有強吸收作用，可以增加保暖作用，減輕農服的重量。化纖衣物和地毯由于靜電效應在摩擦時會產生放電，不僅有安全隱患，同時很容易吸附灰塵，給使用者帶來很多不便。金屬納米微粒為解決這一問題提供了一個新的途徑，只要在化纖制品中加入少量金屬納米微
粒，就會使靜電效應大大降低。
在家電用高分子材料，納米靜電屏蔽材料的應用近來也開始得到了推廣。電器外殼如果不能進行靜電屏蔽，電器的信號就會受到外部靜電的嚴重干擾。為了改善靜電屏蔽涂料的性能，日本松下公司已研制成功具有良好靜電屏蔽的納米涂料，這些具有半導體特性的納米氧化物粒子，在室溫下具有比常規的氧化物高的導電特性，因面能起到靜電屏蔽作用，同時氧化物納米微粒顏色各異，可以通過復合控制靜電屏蔽涂料的顏色。因此這種納米靜電屏蔽涂料不但有很好的靜電屏蔽特性，而且也克服了炭黑靜電屏蔽涂料只有單一顏色的單調性。
在醫用高分子材料領域，日本東京大學日前通過結合納米級的微小分子環和高分子材料開發出了凝膠狀的新型醫療材料。這種新材料的可見光的通過率高達98
2％，而且即使拉長8倍，材料也能恢復原狀，并不會受到任何破壞。這種性能優異的材料可望用來生產隱形眼鏡以及其他醫療產品。而在醫用化纖制品和紡織品中添加納米微粒可以起到除味、殺菌、消毒的作用。
另外，一些聚酯／粘土礦物的納米復合材料不僅提高了聚酯的力學性能，光學性能、阻隔性能等也有一定的提高，這種復合材料可以應用于汽車、包裝等領域，其他潛在的應用前景也是非常誘人的。
納米技術作為一項高新技術在高分子材料改性中有著非常廣闊的應用前景，特別對開發具有特殊性能的高分子材料有著重要的實際意義。但由于對其微觀結構認識的不足，納米技術的發展還存在著較大的局限性，其理論和工程實踐也也都比較缺乏。但即使如此，其廣闊的市場與誘人的應用前景已初見端倪，納米材料將成為新興材料的主流。
21世紀——高科技纖維時代
高科技纖維又稱特種纖維，按性能劃分有五大類：耐強腐蝕含氟類纖維、耐高溫纖維、阻燃纖維、高強高模纖維和功能纖維。其中，高強高模纖維特別是聚丙烯腈基碳纖維和對位或間位芳酰胺纖維(芳綸)最為重要。早在20世紀80年代初，以美、日為代表的發達國家對化纖的發展作了重要戰略轉移，開始把投資重點由傳統化纖轉向高科技纖維。21世紀發達國家高科技纖維的發展可望繼續加速，一些通用化纖生產線不斷轉產高科技纖維，新工藝、新技術和新產品將不斷涌現。而我國在這方面的研究開發落后于發達國家約20年。由于發展高科技纖維有著極其重要的戰略意義，專家呼吁我國應重視高科技纖維特別是碳纖維的科技攻關和產業化。其重要意義并不亞于納米材料，對提升國民經濟的整體素質和改造傳統產業有著重要作用。
高科技纖維應用領域廣泛高科技纖維是具有高附加值和高收益的產品。以美國為例，1984年高科技纖維產量占化纖總產量的1.6%，而產值卻占12.6%；到1988年，其產量所占比例上升至2.4%，而產值卻占化纖總產值的20.4%。盡管這些高科技纖維的前期開發投入較大，但后期回報。在前些年世界經濟遭亞洲金融危機沖擊的嚴峻形勢下，傳統化纖市場處于低迷狀態，而高科技纖維卻供不應求，成為支撐收益的中堅產品。
高科技纖維也是支撐高科技產業發展的重要基礎材料，是運載火箭和導彈、各類航天器、宇宙站、人造衛星、宇航服、噴氣式客機和戰斗機、船舶、超高速列車、醫學和生物工程等的關鍵材料。同時，也能滿足許多傳統產業特別是支柱產業更新換代的需要。例如，環保節能型新一代汽車，其高速飛輪轉子、壓縮天然氣罐、高速子午胎、發動機耐熱傳感器、輕量傳動軸、彈簧板以至車體，皆采用高性能纖維復合材料。在新型建材領域，高強高模纖維增強水泥、復合材料型材、混凝土結構物的加固修復用片材、大跨度斜拉橋和懸索橋用代鋼索纜繩、拉擠成型代鋼筋材料等，都采用高性能纖維。在電子和信息產業領域，柔性印刷線路板基板、光纜及其補強材料、塑料光纖計算網絡、防輻射手機外殼、電磁波屏蔽材料、防塵防靜電工作服、超凈室高效空氣濾材，都需要各種高性能纖維和功能纖維。對于現代國防來說，可以說任何高科技戰爭所需的現代化武器裝備的制造，都要用到高性能纖維和功能纖維。
高科技纖維也是能源開發特別是新能源開發所必不可少的新材料。如抽油桿，千米以下深海油田開采平臺所需升降機、輸油管線、鉆井套管等，大型風力發電葉片及其推進器，核電站耐輻射建材及其防護用品，含放射物冷卻水回用濾材，海水吸鈾高效吸附材料，鈾同位素分離用高速轉筒等，都需要各類高科技纖維。在環保方面其用途就更多了，如酸雨的防治、高溫粉塵濾袋、含重金屬離子等廢水的處理等。就是在解決淡水資源短缺方面，也開始大規模使用中空纖維反滲透膜技術。如最近沙特阿拉伯和我國臺灣省都分別引進了日本產世界最大的海水淡化裝置，日產淡水高達12.8萬噸。
高科技纖難的開發和應用，將使人類的衣著從“仿真”過渡到“超真”，使人們的服裝具有各種特的功能，如光變色、冬暖夏涼、抗菌消臭和吸收遠紅外保溫等功能。就連去年奧運會期間男女新泳裝也選用了仿鯊魚皮纖維的紡織品，不但輕且不吸水，摩擦阻力比皮膚還小，可以確保高速度。在醫學領域，人工骨、關節、韌帶、牙床、假眼、人工肺、人工肝、人工腎、人工脾、人造血管和皮膚等都可用高科技纖維制造。在尖端技術領域，由于解決了超低溫絕緣材料，創造了磁懸浮列車的最高行駛紀錄。由此可見，高科技纖維的應用領域可以說是無怕不包。
我國高科技纖維發展基礎和現狀
1996年起發展中國家化纖的總產量和產能超過了發達國家。其主要原因是，發達國家進行了化纖產業的結構調整，早已把投資重點由傳統化纖轉向高科技代纖上了，并大規模地將普通化纖的生產技術及全套設備向第三世界國家轉移，將收益用于發展高新技術產業。目前發達國家尤其是美國和日本的高科技纖維已處于壟斷地位。
我國已具備把投資重點轉向發展高科技纖維的基本條件。近年來我國主要高科技纖維的市場需求增長很快，1995年聚丙烯腈基碳纖維的需求量只有60噸，到2000年已達1500噸；1995年芳綸纖維的需求量也只有60噸，到2000年已達到500噸；1995年超高分子量聚乙烯纖維需求量才20噸，2000年已超過500噸。我國高科技功能纖維隨著人民生活的迅速提高和環保意識的增強，發展很快，需求成倍增長。僅中空纖維分離膜的生產廠家就達120多家，活性炭纖維生產廠家也有幾十家，產品主要用于水處理等方面，市場需求量不斷擴大。
我國發展高科技纖維存在的問題及發展建議
我國高科技纖維的應用研究和市場開發，為斷取得進展，為持續快速發展奠定了基礎。從20世紀80年代起，國家就安排了碳纖維和芳綸纖維科技攻關，也同時安排了一批應用研究項目，目前又有一批新應用領域正在開發，這些都是保證高科技纖維持續發展的基礎。我國即將加入WTO，關稅將逐步減少，市場準入將更加廣泛，而我國的高科技纖維卻處于小而散的狀態，根本不具備國際競爭力，這種局面急待扭轉。以上這些因素都使投資重點轉移成為可能。目前，國內不少企業集團已出現引進高性能纖維生產線熱潮，國家應加強對高科技纖維的宏觀調控，防止復復引進和建設。如果不嚴加控制又會形成小而散的局面，很難形成有競爭力的規模經濟。為了防止投資熱點集中在碳纖維和芳酰胺纖維領域，國家應引導企業適當地把資金投向其他有前景的高科技纖維項目上來。如聚苯硫醚纖維及上述兩大纖維的下游制品開發，因為聚苯硫醚纖維作為高溫粉塵濾材和電絕緣材料等，其綜合性能好。而碳纖維等復合材料制品的開發和生產，不僅有利于上游高性能纖維的發展，更重要的是風險和難度相對較小，經濟效益更好。在對重大建設項目和引進項目審查時，國家有關部門應提高效率，因為久拖下去將會喪失機遇，給企業帶來重大損失。
正是由于高科技纖維對提長一個國家的整體經濟素質有舉足輕重的作用，國家提出在“十五”期間加大對高科技纖維的投入，奠定主要高科技纖維的產業化基礎，實現聚丙烯腈基碳纖維及其原絲、芳綸、超強聚乙烯纖維及主要功能纖維產業化，并在消化吸收國外引進技術和裝置的基礎上加以創新，逐步擁有自己的知識產權，實是明智之舉。
