1.1　高性能纖維的界定

1.1.1　纖維

按照國際人造纖維標(biāo)準(zhǔn)化局（BISFA）的術(shù)語[1]，纖維（fiber）被定義為具有柔韌性、細(xì)度、長度與橫截面積比大等特征的一種物質(zhì)。纖維按其原料來源通常分為天然纖維和化學(xué)纖維兩大類。

1.天然纖維

天然纖維是指來源于自然界中原有的或經(jīng)人工培植的植物、人工飼養(yǎng)的動物以及礦物中直接取得的紡織纖維。包括取自于植物的棉纖維、麻類纖維等，取自于動物的毛類纖維、蠶絲纖維等，取自于礦物巖石的石棉纖維等。天然纖維在紡織品方面的利用可追溯至5000多年前。今天，大部分天然纖維仍被用于衣物、家用和其他紡織品，用來確保人們?nèi)粘Ｉ畹臏嘏⑹孢m和美觀。自20世紀(jì)60年代以來，雖然化學(xué)纖維的發(fā)展利用迅速增加，天然纖維已喪失了大量市場份額，但是其在紡織纖維年總產(chǎn)量中仍約占1/3。

2.化學(xué)纖維

化學(xué)纖維是采用天然或合成的高分子合成物、無機(jī)以及金屬物質(zhì)為原料，在人工條件下加工所制成的纖維，可分為有機(jī)纖維和無機(jī)纖維。其分類及主要品種見表1-1[2]。

與天然纖維的悠久歷史相比，化學(xué)纖維的發(fā)展歷史并不長。1884年，法國人伊萊爾·德·夏杜內(nèi)（Hilaire de Chardonnet）發(fā)明了最早的人造絲——硝酸酯纖維，并于1891年進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，這標(biāo)志著化學(xué)纖維工業(yè)的開端，隨后其發(fā)展主要經(jīng)歷了三個階段：人造纖維工業(yè)化、合成纖維工業(yè)化和化學(xué)纖維高速發(fā)展。

20世紀(jì)80年代以后，隨著化學(xué)纖維產(chǎn)量的高速穩(wěn)定增長，更加重視新產(chǎn)品的開發(fā)，通過化學(xué)、物理改性及紡絲加工新技術(shù)對常規(guī)大品種纖維的使用性能進(jìn)行較大改進(jìn)，如染色、光熱穩(wěn)定、防污、抗起球、蓬松、手感、吸濕等，開發(fā)了各種仿天然纖維的改性品種，主要使常規(guī)化纖具有某種特定性能和風(fēng)格，提升其服裝用途的性能，這些纖維被稱為差別化纖維（differential fibers）。

另一方面，隨著國防軍工和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求，化學(xué)纖維作為一種重要的工程材料，其在眾多產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用被不斷拓展，由此推動了一批具有特殊性能與功能的纖維品種的研發(fā)和規(guī)模化生產(chǎn)。這些纖維區(qū)別于差別化纖維，主要滿足某種特需目的并大多應(yīng)用于高技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，被稱為特種合成纖維（specialty fibers）或高技術(shù)纖維（high technology fibers），主要包括高性能纖維（high Performance fibers）和高功能纖維（high function fibers）[3]。

1.1.2　高性能纖維的定義

一般而言，纖維的性能是指其對來自外界的物理或化學(xué)作用的抵抗能力，是纖維避免自身遭到破壞而失去使用價值的能力，包括物理性能、力學(xué)性能、穩(wěn)定性能、加工和使用性能等[2]。而對于滌綸、錦綸等常規(guī)大品種纖維來說，其性能主要是能夠滿足服裝用途。

因此，高性能纖維通常是指物理化學(xué)結(jié)構(gòu)特殊、用于特定領(lǐng)域，并具有高強(qiáng)度高模量、突出的耐高溫及抗燃性或者化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)異性能的一類特種化學(xué)纖維[4]。高性能纖維與普通纖維相比，其對外界的物理和化學(xué)作用具有特殊的耐受能力，某一項或幾項性能指標(biāo)顯著高于普通纖維，其高性能的特點主要體現(xiàn)在比普通纖維具備更高的拉伸強(qiáng)度和模量，更好的熱穩(wěn)定性、耐強(qiáng)腐蝕性、耐候性及電絕緣性等，屬于特殊用途的纖維。

高性能纖維是新材料領(lǐng)域研究開發(fā)的重要方向之一，是通過分子設(shè)計、工程控制不斷向材料極限挑戰(zhàn)的一種努力，這些性能的獲得和應(yīng)用往往與高新技術(shù)或尖端科學(xué)領(lǐng)域相關(guān)，是材料學(xué)、材料加工工程、材料物理與化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程、化工設(shè)備設(shè)計與制造等多學(xué)科交叉融合的結(jié)果。雖然其生產(chǎn)量很小，遠(yuǎn)不能與常規(guī)纖維品種相比，但在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位，是其他材料所難以取代的，不僅是發(fā)展航空航天和國防工業(yè)所迫切需要的關(guān)鍵性戰(zhàn)略物資，而且在船舶、電子信息、醫(yī)療、環(huán)境保護(hù)、能源、橋梁建筑、交通運(yùn)輸、體育娛樂等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景[5]。可以認(rèn)為，高性能纖維是發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的先導(dǎo)和支柱材料之一。