1.1　高性能纤维的界定

1.1.1　纤维

按照国际人造纤维标准化局（BISFA）的术语[1]，纤维（fiber）被定义为具有柔韧性、细度、长度与横截面积比大等特征的一种物质。纤维按其原料来源通常分为天然纤维和化学纤维两大类。

1.天然纤维

天然纤维是指来源于自然界中原有的或经人工培植的植物、人工饲养的动物以及矿物中直接取得的纺织纤维。包括取自于植物的棉纤维、麻类纤维等，取自于动物的毛类纤维、蚕丝纤维等，取自于矿物岩石的石棉纤维等。天然纤维在纺织品方面的利用可追溯至5000多年前。今天，大部分天然纤维仍被用于衣物、家用和其他纺织品，用来确保人们日常生活的温暖、舒适和美观。自20世纪60年代以来，虽然化学纤维的发展利用迅速增加，天然纤维已丧失了大量市场份额，但是其在纺织纤维年总产量中仍约占1/3。

2.化学纤维

化学纤维是采用天然或合成的高分子合成物、无机以及金属物质为原料，在人工条件下加工所制成的纤维，可分为有机纤维和无机纤维。其分类及主要品种见表1-1[2]。

表1-1　化学纤维分类及主要品种

与天然纤维的悠久历史相比，化学纤维的发展历史并不长。1884年，法国人伊莱尔·德·夏杜内（Hilaire de Chardonnet）发明了最早的人造丝——硝酸酯纤维，并于1891年进行工业化生产，这标志着化学纤维工业的开端，随后其发展主要经历了三个阶段：人造纤维工业化、合成纤维工业化和化学纤维高速发展。

20世纪80年代以后，随着化学纤维产量的高速稳定增长，更加重视新产品的开发，通过化学、物理改性及纺丝加工新技术对常规大品种纤维的使用性能进行较大改进，如染色、光热稳定、防污、抗起球、蓬松、手感、吸湿等，开发了各种仿天然纤维的改性品种，主要使常规化纤具有某种特定性能和风格，提升其服装用途的性能，这些纤维被称为差别化纤维（differential fibers）。

另一方面，随着国防军工和高新技术产业的发展需求，化学纤维作为一种重要的工程材料，其在众多产业领域的应用被不断拓展，由此推动了一批具有特殊性能与功能的纤维品种的研发和规模化生产。这些纤维区别于差别化纤维，主要满足某种特需目的并大多应用于高技术产业领域，被称为特种合成纤维（specialty fibers）或高技术纤维（high technology fibers），主要包括高性能纤维（high Performance fibers）和高功能纤维（high function fibers）[3]。

1.1.2　高性能纤维的定义

一般而言，纤维的性能是指其对来自外界的物理或化学作用的抵抗能力，是纤维避免自身遭到破坏而失去使用价值的能力，包括物理性能、力学性能、稳定性能、加工和使用性能等[2]。而对于涤纶、锦纶等常规大品种纤维来说，其性能主要是能够满足服装用途。

因此，高性能纤维通常是指物理化学结构特殊、用于特定领域，并具有高强度高模量、突出的耐高温及抗燃性或者化学稳定性等优异性能的一类特种化学纤维[4]。高性能纤维与普通纤维相比，其对外界的物理和化学作用具有特殊的耐受能力，某一项或几项性能指标显著高于普通纤维，其高性能的特点主要体现在比普通纤维具备更高的拉伸强度和模量，更好的热稳定性、耐强腐蚀性、耐候性及电绝缘性等，属于特殊用途的纤维。

高性能纤维是新材料领域研究开发的重要方向之一，是通过分子设计、工程控制不断向材料极限挑战的一种努力，这些性能的获得和应用往往与高新技术或尖端科学领域相关，是材料学、材料加工工程、材料物理与化学、化学反应工程、化工设备设计与制造等多学科交叉融合的结果。虽然其生产量很小，远不能与常规纤维品种相比，但在国民经济中占有重要的地位，是其他材料所难以取代的，不仅是发展航空航天和国防工业所迫切需要的关键性战略物资，而且在船舶、电子信息、医疗、环境保护、能源、桥梁建筑、交通运输、体育娱乐等领域具有广阔的应用前景[5]。可以认为，高性能纤维是发展高新技术产业的先导和支柱材料之一。