我们穿的是什么:从慈母手中线到人造纤维

我们穿的是什么：从慈母手中线到人造纤维

导语：为什么衣服要用不同的材料？这些材料都有哪些原理和功效？我们打算通过一组短文，向大家介绍我们每天都要接触，但却不是很了解的、关于衣服的知识。本文是这个系列第一篇。

作者：科学公园 雯熙她爸

人类是从什么时候开始穿衣服的？这个问题不仅历史学家感兴趣，也曾引起科学家们的兴趣。科学家们从人类体表寄生虫的演化推测，人类穿衣的历史已超过十万年。从最开始可能存在的树叶遮挡，到兽皮，到棉麻丝绸等天然纤维，到现在应用广泛的合成纤维，衣服的形式和质料伴随着人类工业文明的进化而发展变化着。人们对衣服的要求早已不满足于起初单一的御寒遮羞功能，而是不断朝着耐用、舒适、美观等更高要求和标准发展。

观察一下我们身上的衣服，你很容易找到一个白色长条形的标签，就像下面两张图：

标签上可以看到“锦纶”、“聚酯纤维”、“白鸭绒”这样的名词，这是制造衣服的各种天然纤维和化学纤维材料。然而，这些材料的称谓除了能给人以“天然”、“非天然”的粗浅分类，并不能包含更多关于衣服的其他信息。比如为什么衣服要用不同的材料？这些材料都有哪些原理和功效？

传统的衣服是怎么制造出来的

我们最常用的、比较早的天然制衣材料是棉布，棉布由棉纱织成，棉纱由棉花纺成。刚收获的棉花是杂乱无序的、混有多种杂质的短纤维（长度只有25mm-35mm），这么短的纤维是无法织布的。棉田里采摘回来的叫籽棉，轧花去籽后就是原棉。轧花后的棉籽上残存着短而粗的纤维叫棉短绒（cotton linter），一般只有2-3毫米长，无法直接用来纺织，但由于纤维素含量高，一般用于制造人民币用纸和炸药。

原棉送到纺纱厂松解，去掉纤维间不需要的联系，清除掉杂质；再将棉纤维集合进行梳理，使之沿轴向排列成需要的粗细程度，形成粗纱；最后回捻成线状的细纱就可以织布了。总之，纺纱就是使短纤维相互纠结抱紧，形成细细长长的纱线，这一过程是通过纺纱机实现的。

半自动纺纱机

纺好的棉纱按照需要染成各种各样的颜色，再绕成一个个纱锭送到织布车间。织布机会通过不同的工艺，将纱线织成成各种面料。有些面料可以直接使用，有的还会再加工，比如上浆、印花、涂膜等。由于纤维材质、纺纱工艺、编织工艺的不同，面料有许许多多的种类。面料织好后送到服装厂，经过设计、裁剪、缝纫，制成市场上销售的各种用途和款式的服装。

一切都从纤维开始

最初，人们获得纤维的途径极其有限，无外乎丝、麻、木棉、棉花甚至动物毛发。人类使用棉花的历史悠长久远，最早的棉织物可以追溯到公元前几千年；而棉花传到中国的时间则相当晚，唐朝时中国还没有能用来织布的棉花。“开轩面场圃，把酒话桑麻”，那时中国人衣用纤维的主要来源是蚕丝和麻，直到宋朝才大面积种植。

动物的毛发是稀缺资源，并且由于是蛋白质，也容易虫蛀和腐烂；一条蚕一生只能结一个茧，能获得的纤维重量1g都不到；一亩亚麻最多能收获几十公斤纤维，一亩棉田即便现在也只能收获大约200kg籽棉。在温饱线上挣扎的从前，普通人家添置衣服即使逢年过节，也不一定能有。

人类为满满足穿衣的需求，开始了纤维的探索历程。1891年，英国科学家查理斯·克洛斯（Charles Frederick Cross）和爱德华·比文（Edward John Bevan）以棉纤维为原料，制成了纤维素黄原酸钠溶液。这种溶液在酸的作用下，能重新析出纤维素，如果用很细的喷头把纤维素黄原酸钠溶液喷出的液柱，引入酸的环境，就能获得纤维细丝。

人造纤维的历史从此开启。

纤维素黄原酸钠溶液的粘度很大，因此被命名为粘胶（Viscose），由它制得的人造纤维被称为粘胶纤维。这种生产纤维的方法可以将以前难以利用的纤维素，比如碎木屑、稻草、棉短绒等利用起来制成纤维。用粘胶纤维制成的纺织品，手感柔软舒适，透气性、吸湿性、可染性都与棉花相似。

1905年，粘胶纤维进入工业化生产阶段，开始被大量制造，纤维的来源扩大了。随后，又出现了另一种与粘胶纤维类似的再生纤维素纤维——铜氨纤维，它的质量更好、档次更高，用它制成的纺织品具有更良好的触感，被用于制造高档面料。人们还把纤维素的醋酸酯也制成纤维，称作醋酸纤维，除了制造香烟的过滤嘴和扑克牌，还和其他纤维制成混纺面料。

动物的毛发由蛋白质构成，抚摸起来光滑、柔软、舒适。羊毛等动物毛发用于纺织虽有悠久的历史，但是动物毛发相对于天然植物纤维来说更加稀少，更难以获得。于是人们开发出了蛋白质纤维——从牛奶、玉米、大豆中提取蛋白质，溶解于适当的溶剂中，再制成纤维，用它们来模仿动物的毛发。比如酪素纤维和玉米蛋白纤维都属于人造蛋白质纤维。

合成纤维技术的诞生

上述各种纤维所使用的生产原料，全都属于自然界中天然存在的高分子，但人们直接利用这些高分子，通过物理和化学的方法制成纤维，因此把它们统称为人造纤维。粘胶纤维、铜氨纤维、醋酸纤维、蛋白质纤维都是人造纤维。然而天然存在的高分子受到各种自然条件的限制，产量依然是十分有限的，世界上2.5%的可耕地被用于种植棉花，目前的年产量也只有大约2500万吨。中国是世界上最大的产棉国，棉花仍然需要大量进口，在中国，“粮棉争地”已经成为一个重大的社会问题。

自己动手弥补自然界的不足，人为制造更多的高分子纤维——人类对丰衣足食的追求和对科学的探索，促成了一系列合成纤维技术的诞生。