从古至今，纤维都是我们生活中极为常见的一类物质，从原始社会用来制作衣物的麻到宋元时期广泛种植的棉花、再到造纸术发明后使用的植物纤维，包括我们现今常用品如衣物背包、家纺、雨伞等都是纤维利用的典型例子。与古人的牙齿、骨骼等物质相比，天然纤维制成的物品通常是不易保存的，但偶然也会有在特殊条件下能够保存下来的天然纤维织品。

随着人们物质生活的日趋丰富，自然环保等现代生活理念成为更多消费者的追求，天然纤维制品逐渐受到人们的青睐。近期有研究表明，人类对天然纤维的利用，最早可以追溯到几万年前。

据英国《科学报告》杂志发表的一篇研究论文称，考古学家在法国中南部阿尔代什河附近一处遗址中，发现约4.1万至5.2万年前的一段6毫米长细绳。这是目前已知最古老的关于纤维技术——使用天然纤维制纱的直接证据。

那么，人们最早是如何发现天然纤维的？现在，天然植物纤维的应用有没有拓展到全新的应用领域？

古人如何利用纤维

常州纺织服装职业技术学院教授陶丽珍介绍，取自于自然界的各种纤维都可以称之为天然纤维，从其来源看，可以分为植物纤维和动物纤维两种，常见的天然纤维有棉、麻、丝、毛纤维，其中麻纤维的品种最多。

江南大学纺织科学与工程学院教授邱华告诉记者，迄今发现的野生亚麻纤维最早的使用证据来自佐治亚共和国，研究学者曾在那里寻访到3万年前旧石器时代晚期，野生亚麻纤维的使用痕迹，并且这些亚麻纤维还经过纺纱、染色和打结等手段加工处理。在中国和印度，5000年前就已经开始种植驯化后的亚麻当成作物。

“棉花原产于热带和亚热带地区，包括美洲、非洲、埃及和印度等。在史前时期，人们就知道用棉花做布料。”邱华说，虽然自古以来就有栽培，但是直到轧棉机出现降低了生产成本，才使棉花得到了广泛的应用。

进入封建社会以后，丝绸制品开始受到推崇。邱华介绍，蚕丝是一种天然的蛋白质纤维，主要由丝素组成，这是人类最早利用的动物纤维之一。另外，据资料显示，鸟类羽毛的纺织使用始自春秋,而山羊绒、牦牛毛、骆驼毛等纤维在我国古代纺织品中的利用可追溯至夏朝甚至更远时期。

“古代棉花的初加工，最早是用手剥去棉籽，这个过程叫做轧棉，后来发展到用铁筋或铁杖赶搓棉花去除棉籽，再后来就出现了搅车或轧车，大大提高了轧棉的生产效率。”陶丽珍说，轧去棉籽的棉花，需要经过弹棉就可以用来纺纱了。

陶丽珍介绍，从麻类原料中提取纤维，首先要剥离麻类植物中的糊状胶质薄层，这个过程叫做脱胶。人类最早的麻脱胶方法是自然沤渍法，继而发展到将麻皮放在石灰水中煮练，使胶杂质在漂、洗中不断清除，最后使纤维呈现出白净的状态。原始的麻纺是先用手指将脱胶后的纤维粘片分劈成细长的缕，然后逐根拈接，从而将麻纱续接成细长的麻纱，这个过程也称为绩麻，“成绩”一词就源于麻纺过程。

羊毛等动物纤维在用于纺织之前，需要经过初步加工，包括采毛、洗毛、弹毛等步骤。北魏时期《齐民要术》中有把剪下来的羊毛在河水中洗净的记载，在缺水地区也有人将羊毛放入黄沙中搓揉，达到去除油脂的效果。羊毛洗净晒干后，古人用皮条或弓弦弹松羊毛以供纺纱用。

新工艺带来应用新领域

到了现代，纯手工提取和加工的天然纤维制品，已经更多地被当成工艺品对待。随着工业化程度不断提升，天然纤维不仅生产效率有所提高，同时也找到了更多的应用领域。

陶丽珍说，目前，天然纤维正在医疗卫生、环境保护、交通运输、航空航天、新能源等众多领域得到应用和推广。

例如，利用天然植物纤维作为增强材料来制备有机复合材料，可以有效减轻汽车零部件的重量，能够作为轻型车身的可持续替代品。另外，天然植物纤维自然生长结构的特点还能有效减少碰撞时产生的碎片。并且从经济角度来讲，天然纤维更便宜，制造所需的能源更少，更加环保实用。

而利用天然植物纤维开发加固土体材料，能满足环境敏感的土地和土体开发的需要，在建筑、道路建设中有广阔的应用空间；而麻类非织造物复合材料以其生产成本低、可生物降解、可再生、对环境无污染等优势，在车用纺织品中的应用越来越得到人们的青睐。

新型纺织材料的应用，赋予传统纺织工业以生机，加上纺织机电一体化、智能化的推进和新的生产工艺，使得这一古老产业得以生机盎然、重新焕发光彩。新型天然纤维的不断开发和使用，既节约了石油等能源又减少了环境污染，天然纤维对人体具有一定的亲和性，有些天然纤维还具有医疗保健等功效，随着人们崇尚自然、回归自然的追求不断增长，加大对天然纤维的开发和使用，使其有着更广阔的市场前景。

天然纤维常见的7种表面改性方法

天然纤维密度低、易降解、节能环保，符合可持续发展，广泛应用于热塑性塑料的增强改性。但通常天然纤维含有许多羟基，表现为极强的亲水性能。然而树脂基体通常具有疏水性能，因此会导致两者的界面相容性差，从而破坏复合材料的各项性能。因此，通常需要对天然纤维进行表面改性，以提高天然植物纤维与树脂基体的相容性，才能制备具有良好性能的复合材料。

目前，天然纤维常见的表面改性方法主要有以下几种：

1、蒸汽爆破预处理

蒸汽爆破是在高温高压情况下，使高压下的蒸汽瞬间进入天然纤维内部，并在短时间内释放压力，使纤维原料分裂成细纤维束。同时使纤维的结构破坏，纤维分子内氢键被打断。

2、热处理

热处理是一种绿色环保的方法，该方法的目的是减少天然植物纤维中的水分。同时，天然纤维中含有的羟基也会通过热处理减少，从而使天然植物纤维与树脂基体有良好的结合性能。其方法主要是把纤维置于设定好温度的烘箱内一段时间，从而改变纤维晶体结构的取向与规整度。

3、等离子处理

等离子体处理时要求纤维处于低真空室中，然后在低真空室中引入气体并电离，从而产生等离子体。使用气体包括氧气、氮气、氦气和空气。引入的气体离子撞击纤维表面，引发纤维结构的物理、化学变化。

4、碱处理

碱处理是目前应用较为广泛的纤维化学处理方法。该方法是使用氢氧化钠 (NaOH) 改性天然纤维，除去天然纤维表面的木质素等弱组分，显露出纤维素分子，增加反应位点，提高天然纤维表面粗糙度，从而增强与树脂基体的粘附性。

5、硅烷偶联剂处理

硅烷偶联剂改性是一种重要的化学改性方法。主要机理是硅烷分子含有双官能团，可分别与纤维和树脂基体反应，在天然纤维与基体之间构成“桥梁”。硅烷偶联剂处理纤维的主要反应过程，包括水解、缩合、形成氢键及共价键。

6、接枝共聚

在天然纤维表面接枝共聚是很有效的改性方法。反应机理为纤维素与单体发生接枝反应，在不完全破坏纤维素本身性能的情况下，最终使天然纤维分子链上接枝上不同性质的共聚物，单体主要包括丙烯酸、丙烯腈等。

7、乙酰化处理

乙酰化处理是天然纤维与酸、酸酐等发生酯化反应，酯化反应是天然纤维的羟基 (—OH) 与乙酰基 (CH3COO—) 反应的过程。纤维中的极性羟基被乙酰基代替，从而降低了天然纤维的极性，更利于天然纤维在树脂基体中的分散，从而提高纤维与树脂基体的界面结合性能。