近日，纺织新材料与先进加工全国重点实验室徐卫林院士团队夏治刚教授课题组联合陶光明教授（国家杰青），在Matter期刊发表题为“Hierarchical basalt metayarn for ergonomic protective space textiles”的研究论文（论文连接：//doi.org/10.1016/j.matt.2025.102481）。该纺纱新材料与先进加工课题组首次提出了卷芯纺纱技术“coaxial spiral wrap spinning”，解决了玄武岩纤维在超细尺度下无损、低扭、高品质、批量化纺纱、织造、服用难题，为高刚高脆无机纤维材料的大规模亲肤柔韧型纺织加工开辟了新途径，可批量化满足航空航天领域对高性能防护材料抵御复杂极端环境的迫切需求。论文第一作者为夏治刚教授，通讯作者为徐卫林院士、陶光明教授（国家杰青）。
图1 面向航天极端环境的玄武岩纤维亲肤柔韧型纺织服装制品加工技术
近年来，全球深空探测与商业航天的高速发展，行业对轻质、耐极端环境材料的需求急剧攀升。源自火山岩的玄武岩纤维，兼具低成本、高耐温、高绝热、抗辐射、耐腐蚀、不燃无烟等突出优势，吸引轨道交通、特制防护、建筑工程等多领域竞相布局。然而，其本身刚性大、模量高，在超细尺度下极易脆断；传统高扭矩纺纱又会造成纤维损伤和强度骤降，导致“无损、低扭矩、全裹覆、亲肤柔韧”的高品质成纱成为长期制约玄武岩纤维走进纺织应用体系的“卡脖子”难题。为了解决该技术瓶颈难题，满足极端防护应用需求，2017年湖北汇尔杰玄武岩公司、际华三五四二纺织有限公司对接武汉纺织大学夏治刚课题组，从纺丝、纺纱、织造、染色的工业化全流程攻坚克难，2019年首次提出了无损包裹纺纱，2020年成功开发了首款皮肤友好型玄武岩纤维热防护面料（论文整理后2022年发表：//doi.org/10.1016/j.compositesb.2022.110238），2021年实现了服装面料用的超细玄武岩纤维精控拉丝技术，2022年实验室成功设计和纺制了高品质、低扭矩、无损化的全包覆高比例玄武岩纤维细纱，2023年稳定运行了适用于玄武岩纤维无损全包覆纺纱的工业化成套工艺与装备，2023年至今持续不断优化改进工艺与装备、接单生产与开发极端防护应用场景的高端玄武岩纤维防护面料。2024年武汉纺织大学研制的嫦娥六号月面国旗在月球背面成功展开，进一步推动了玄武岩极端防护面料的关注与应用拓展。2025年航空工业航宇救生装备有限公司，特邀武汉纺织大学徐卫林院士团队纺纱课题组创建了“玄纤纪元”双创团队，面向国际空间科学前沿和国家重大战略需求，深入研究推进玄武岩纤维从原料到纺织制品的全链条航空航天应用扩展。
徐卫林、夏治刚、陶光明教授带领尚路路、徐傲、张世亮等研究生，针对当前技术持续改进创新，首创“coaxial spiral wrap spinning”技术，突破了无损低扭成纱、多层级稳态包覆等关键技术与装备创新，工业化实现了多层级、有机无机复构的亲肤柔韧型玄武岩超结构纱线（Metayarn）批量化连续生产。所生产的Metayarn纱强度较原玄武岩长丝提升27.76%，成纱残余扭矩较其他商用纱线大幅降低，可直接针织或机织加工生产出亲肤柔性Metayarn制品。面向航空航天复杂极端环境，Metayarn制品展现出卓越的环境适应性与结构稳定性。柔韧性制品在−200℃液氮、300℃热风持续冲刷以及强太阳辐照长时间照射等条件下，其强度不仅未发生衰减，反而有所提升；在1300℃火焰灼烧后仍能保持结构完整。同时，MetaYarn针织制品具备高达421%的断裂伸长率，在30%拉伸状态下仍能保持优异的阻燃与抗火性能，实现了“舒适-防护”一体化功能。
图2 面向航天极端环境的玄武岩纤维亲肤柔韧型纺织面料性能
目前，该系列产品已与湖北汇尔杰新材料科技有限公司、际华三五四二纺织有限公司、武汉裕大华纺织有限公司、安踏集团、航宇救生装备有限公司等多家企业开展合作开发与生产应用，为航天服、月面帐篷、飞船内饰、航空飞行器座椅套等提供核心材料支撑。经过全国技术严格筛选，本项目技术产品入选和受邀在央视节目《中华考工记》中展示（近期将在央视一套播出，以实际节目播出安排为准）。2025年6月25日，中国纺织工业联合会组织成立了权威专家组，到玄武岩纤维先进纺纱加工技术生产现场鉴定，一致认为达到卷芯纺纱技术达到了国际领先水平。本项目汇聚了武汉纺织立大学、汇尔杰新材料科技股份有限公司、武汉裕大华纺织有限公司、际华三五四二纺织有限公司、江阴海澜科技有限公司、安踏（中国）有限公司、鲁泰纺织股份有限公司、云南凤滢实业有限公司、溢达纺织有限公司等企业，通过“矿石原料-纤维纺丝-纺纱织造-印染整理-服装品牌-航空航天等全产业链”的校企交叉融合式创新，构建了完善的生产与质量保障体系，创建并运营了玄武岩超细柔韧化纤维、卷芯复构纱线和面料制品（见图3）产业化生产线，工艺技术成熟，设备运行稳定，实现了低损、低扭、全包覆的玄武岩纤维卷芯复构纱及其制品的工业化生产，从军工航天到民用防护，显著提升了国产高端防护纺织品市场竞争力和产业链自主可控能力。2025年9月项目技术荣获2025年度中国纺织工业联合会科技进步壹等奖。
图3 超细柔韧型玄武岩纤维及其系列卷芯纱纺织品
