力大无比的“凯芙拉”纤维
有句成语叫“千钧一发”，比喻用一根头发系上千钧（一钧等于30斤）的重物，是极危险极玄乎的事，这比喻非常形象。不过，假如有人用不到一根铅笔粗的绳子吊起一辆4000斤（两吨）的汽车，你信不信呢？这根绳可不是钢丝绳，而是一种化学合成纤维编的绳子。乍一听，许多人都不敢相信。于是推销这种绳子的技术人员当场给人们作了一次让你不能不信的精彩表演。
他们开来一辆吊车，在吊车下停了一辆重两吨的小面包车。工作人员当场用一根6毫米粗的绳子将小面包车捆起来，然后挂在吊车上。不一会，吊车的长臂慢慢升起，小面包车就悬空吊了起来。
是什么东西作的绳子，这样力大无比呢？原来它是一种叫芳香族聚酰胺纤维制成的，国外把这种纤维叫“凯芙拉”。
大家知道，钢丝绳的强度也不底，但要和这种“凯芙拉”比起来，可以说是“小巫见大巫”，差多了！据检测，“凯芙拉”的强度是钢丝绳的六倍，而它的密度（或者说重量）却只有钢丝的五分之一。因此若用“凯芙拉”
和钢丝比赛，看1毫米粗的绳子谁吊起的重量大，那“凯芙拉”
肯定是“绝对冠军”。
这种“凯芙拉”是怎样制造出来的呢？说来也相当简单，它是冷战时期军备竞争的产物。60～70年代是美苏两国争夺海空优势、拼命发展高性能飞机和舰船的时代。
而高性能飞机和舰艇的基础就是高性能材料。谁能研究出重量轻而又强度高的材料，谁的飞机就飞得快，跑得远，省燃料。于是都不惜花重金研究重量轻、强度高的材料。
而已有的金属材料，比重通常都比较大，即使是铝这种轻金属，比重也有2.7（密度为2.699克／立方厘米），而且强度也不太高。因此，美国杜邦公司的一班科研人员决定另辟蹊径。
1968年，杜邦公司发现聚对苯二甲酰对苯二胺一类的芳香族聚酰胺纤维具有极高的强度，且在零下45摄氏度直到200摄氏度的温度范围都能保持不变，有极好的强韧性和尺寸稳定性。比如，用做结构材料的“凯芙拉”
49的强度高达280～370公斤/平方毫米，比铝或钛等金属的强度高得多。其收缩率和抗蠕变性也相当好，可以说是理想的航空材料“坯子”。
这样，杜邦公司在1972年开始成批生产“凯芙拉”，到80年代中，“凯芙拉”就生产了21000吨，首先用于军用飞机，使这些飞机轻装，速度特快。以后又扩大到民用飞机，例如，美国波音飞机公司的767型机使用“凯芙拉”
和碳纤维制成的复合材料机身，使整个机身的重量减轻了一吨，仅此一项就使燃料消耗比波音727型机节省了30％，成为非常叫好的轻质高强度航空材料。
由于“凯芙拉”惊人的高强度，英国国防部一个研究机构从1984年开始用“凯芙拉”研制出防弹衣。结果非常令人鼓舞，穿这种防弹衣后，可使重伤者减少30％，死亡减少40％。而戴钢盔一般只减少重伤15％，死亡减少20％。穿防弹衣的士兵仍可能因炮弹（流弹）、地雷，或手榴弹弹片受伤，但是不会被弹片穿透身体，也不会受致命伤，只是像挨了一重锤砸伤那样。英国军队在1987年有2000名士兵首次试穿大批生产的这种防弹衣，都认为这种防弹衣可以保住性命，而且在受伤三天后即可基本恢复健康，对医务人员的压力也大大减轻。
随着“凯芙拉”的产量增加，成本逐渐降低。它的用途也日益扩大。现在有许多汽车的轮胎帘子线也采用“凯芙拉”，因为它强度高，可以减少帘布的层数，从而减少了轮胎的重量，节省车辆的燃料用量。现在“凯芙拉”已广泛用于缆绳、高压软管、运输带、空气支撑的顶篷材料、高压容器、火箭发动机外壳、雷达天线罩；还在高层建筑物中代替钢筋等等，不胜枚举。
奇妙无穷的变色纤维
爱好生物的少年朋友或许知道，百花园里的蝴蝶色彩斑斓，变幻无穷，还会使人产生“视觉失误”。
现在，有时当你走在马路上，偶尔可见到穿着“迷彩服”
的战士列队而过。而在每天早晨和傍晚，那些为银行押送运钞车的经济警察，也都个个头戴钢盔，身穿迷彩服。
谈到迷彩服，可以追溯到50多年以前。在第二次世界大战中，前苏联昆虫学家什凡维奇从蝴蝶翅膀那儿得到启示，建议在飞机场、大炮阵地和军火库上，覆盖一层蝴蝶花纹的布料作为伪装。前苏军部队的有关指挥官采纳了昆虫学家的建议，从而为迷惑德国军队、取得卫国战争的胜利立下了战功。
科学家们经研究后发现，荧光翼凤蝶的翅膀在阳光下会变幻色彩，时而金黄，时而翠绿，有时还会由紫变蓝。原来，在有些蝴蝶的翅膀上，有许许多多显色和不显色的鳞片，显色鳞片比不显色鳞片窄2微米左右，两者以0.7微米的间距，有规则地排列在翅膀上。当阳光照射到翅膀上时，这些鳞片对入射光会引起不同程度的反射、折射和交叠干涉，从而在人的眼中引起变幻无穷的色彩感觉。仿生学家根据蝴蝶翅膀色彩的变化，设计了一种变色纤维。
科学家们将两种受热收缩性不同的涤纶纤维和聚酯纤维混纺成丝，得到一种扭曲的、扁平的断面纤维，再将这种纤维的扁平面垂直织在织物表面。当入射光照射到纤维上时，纤维就会像蝴蝶鳞片一样，对光产生不同程度的反射、折射和交叠干涉，让人看了眼花缭乱，扑朔迷离。这种变色纤维的织物不仅外观美丽，还有柔软蓬松的特点，穿在身上十分舒服。
变色纤维用在军事上，可做成伪装服。战士穿了这种伪装服，可以随地貌不同，交替变换成相应的颜色。在树林里，军装呈深绿色；来到草坡上，变成麻黄色；伏在野草未发的大地上，浑黄如土；走在青山绿水间，恰似玉树临风；在江河湖海上，却又与秋水长天共一色了。真是千变万化，变幻无穷。
至于谈到变色纤维的染色工艺和变化特点，它主要采用一种光色性染料来染色。光色性染料能随光而改变颜色。在一般情况下，染料处于稳定状态，受到某种色光照射后，就变成不稳定状态。光线变换时，又回复到原来的稳定状态。所以，变色纤维像变色龙那样，会随机应变，“随光变色”。而在民用方面，人们通常并不喜欢服装与环境浑然一色，所以，专家们正在研制另一种能延长不稳定状态的新型变色纤维。这种变色纤维受到一定色光照射后，新产生的颜色可以保持24小时。这样，就等于每天穿一件新衣服了。
烈火金钢——碳纤维和防燃纤维
在纤维家族中，有一位成员不怕高温，而另一位成员不怕火烤，所以，人们称它们为“烈火金刚”。它们是——一位成员叫碳纤维。可别小看碳纤维，它是国防和航天工业的重要原料呢！20世纪60年代，日本科学家首先用聚丙烯纤维作原料制得了碳纤维。现在，碳纤维一般采用腈纶或粘胶原丝，经加热、高温化学处理后制得。
碳纤维的最大特点是强度高。在隔绝氧气的情况下，它的使用温度可高达1500～2000℃，温度越升高，它就越显“英雄本色”——坚强不屈，故有“烈火金刚”之美称。
让我们介绍得具体一些吧！
在540℃时，碳纤维的抗拉强度为每平方毫米110～320千克；在1650℃时，它的抗拉强度反而达到180～600千克；不但不减少，反而增加了。即使在3000℃的高温中，碳纤维仍然能保持原来的状态。它的另一个特点是，比重远比各种金属轻，因而，碳纤维和金属、陶瓷熔合而成的复合材料，是制造宇宙飞船、火箭、导弹和高速飞机不可缺少的材料。在美国著名的“哥伦比亚”号航天飞机上，3个火箭推进器的关键部件——喷嘴，以及最先进的MX导弹的发射管，就是用碳纤维复合材料制成的。
另一位“烈火金刚”的原名叫防燃纤维。大家知道，棉、毛、麻、丝，都经不起火烤。化学纤维熔点不高，也难以防燃。石棉纤维虽能防燃，但质地坚硬，穿着不舒服。碳纤维虽能防火，可成本高。一般的防燃服装，多数用防火的粘合剂、特种树脂等，喷涂在织物表面制成。虽然防燃效果不错，但衣服重量增加了好几倍，穿在身上简直是活受罪。
那么，怎样才能使人们如愿以偿呢？
为了使衣服不怕火，可以用防燃纤维来制作。所谓防燃纤维，是在化纤内部加入阻燃剂而制得的。例如，在普通涤纶中，可添加金属离子阻燃剂。用防燃化学纤维制成的服装，不仅像普通衣服一样轻盈柔软，就是碰上烈火也不会烧起来，这下可为具有特种需要的人们解除了后顾之忧。
这种新颖防燃服装特别适宜于消防人员穿着。
现代通信骄子——光导纤维
光导纤维是一种比头发丝还细的玻璃纤维丝。光导纤维于20世纪20年代就研制出来了，是用超纯石英玻璃在高温下拉制而成的，有很好的导光能力。但是由于传输过程中光波衰减太大，因此没有实用价值。那时光导纤维每千米衰减100分贝，所以如果用来通信，就要每隔20米设一个中继站，故未能在实际通信中应用。
1966年，英籍华人高琨博士发表一篇著名的论文，首次提出解决玻璃纯度和成分的问题，就能够得到光传输衰减很小的玻璃纤维。
高琨于1957年从伦敦大学毕业，1965年开始从事光通信研究。他先是进行砷化镓光电二极管为光源的通信系统研究，后来又对光的传输媒体进行研究，发现主要困难是光波在纤维媒体中的损耗大，材料太脆，制作困难。于是他从改变材料的成分、纯度和结构入手，以解决光波传输的损耗等问题。实验结果表明，石英玻璃材料中的杂质浓度是影响光波衰减的主要因素，并对波长为1微米的光波进行实验得到每千米只衰减1分贝的好成果。他经过反复实验取得了许多重要的数据，为撰写论文打下了良好的基础。于是一篇以《适合于光频率的绝缘介质纤维表面波导》为题的论文发表了。他充分论述了经过多年艰辛探索的理论结果和实验成果。论文很快引起各国科学家和工程技术人员的重视和赞扬，并被广泛引入实际应用。1970年，美国康宁玻璃公司首先拉制成功第一根每千米只衰减20分贝的石英玻璃光导纤维。此后，光导纤维的衰减率不断下降：1974年，每千米2分贝；1976年，每千米1分贝；1979年，每千米0.2分贝；80年代达到每千米0.16分贝；90年代研制的氟化物玻璃纤维衰减更低，已降到每千米0.03分贝。这种高纯度氟化物玻璃光导纤维的传输能力十分强，一次传送距离长达4800千米，可以在无中继站的情况下进行洲际光通信。今天，可以说，光导纤维已走过艰辛的历程，取得了辉煌的成绩。
光纤的结构呈圆柱形，中间是直径为8微米或50微米的纤芯，具有高折射率，外面裹上低折射率的包层，最外面是塑料护套，整个外部直径为125微米。特殊的制造工艺，特殊的材料，使光纤既纤细似发，柔顺如丝，又具高抗拉强度，大抗压能力。在性能上，对光波衰减小，可以多功能传输声音、图像和文字，适应低温环境，抗电磁干扰，耐放射性辐射，光波在光纤中传播不向外辐射电磁波，有极高的保密特点，信息以光速传送，速度无与伦比，光通信比电通信的容量要提高1～10亿倍，一根光纤能同时传输100亿个电话，或1000万套电视节目，容量之大，难以想像，使它理所当然地成为现代通信的“天之骄子”。光导纤维不仅可用于通信，还可以用作传送光能；可以制作医用胃窥镜和工业用内腔镜，用途广泛。
冬暖夏凉的中空纤维
这几年，市场上流行一种中空滑雪衫。凡是有这种服装的人大都有这样的体会：冬天穿着它，一点也不觉得冷，给人以软绵绵、暖洋洋的感觉，舒服极了。原来，那是由于中空纤维保暖性强、比重轻、弹性好的缘故，因此很受消费者的欢迎。
大家知道，保暖性强的纤维，例如羊毛、木棉、羽绒等纤维内，都有空腔，特别是木棉，中空度高达70％左右。但是，一般的化学纤维往往是实心的，所以，保暖性就差多了。
那么，怎样才能使化学纤维变成中空结构呢？
当化学纤维呈熔体状态时，经特种狭缝喷丝板喷射，冷却后便可成为中空纤维。如果在喷丝板中装入微孔导管，在空腔中注入氮气，由于氮气的保暖性比空气更好，所以，充氮的中空纤维，保暖性更佳。它可以用来制作宇航员遨游太空的宇航服。
不久以前，国外还利用中空纤维制成一种“冷胀热缩”
的新颖服装。由于在纤维空腔内充入了一种特殊的气体，外界气温比较低时，纤维充气膨胀，服装变得紧密而不透气，保温性好；相反，外界气温升高，纤维内的气体液化，纤维收缩，服装变薄，孔隙增加，透气性好，穿着凉快。这就是说，从外表看是一件薄薄的衣服，由于它能“冷胀热缩”，因此具有冬暖夏凉的神奇功能，冬天、夏天都可以穿，多方便啊！
用途颇广的医用纤维
近年来的研究表明，许多新型化学纤维，可供医疗临床使用，它们甚至可以用作人工脏器的材料呢！
过去，伤口缝合线，不外乎是天然蛋白质纤维，如蚕丝线、羊毛线等，缺点是线表面不够光滑，强度差。经过化学处理的化纤缝合线，例如，目前大量使用的医学锦纶长丝和涤纶带，就没有这种弊病。新型的缝合材料，已经不是线，也无须针缝，它是涤纶粘合布。使用时，像贴橡皮膏那样，贴到伤口处，就能起到缝合作用，十分简便，而且伤口愈合后，疤痕很小。
