Khi đời sống vật chất của con người ngày càng đầy đủ, các khái niệm về cuộc sống hiện đại như bảo vệ thiên nhiên, môi trường đã trở thành mục tiêu theo đuổi của nhiều người tiêu dùng, các sản phẩm từ sợi thiên nhiên cũng dần trở nên phổ biến trong xã hội. Các nghiên cứu gần đây cho thấy con người đã sử dụng sợi tự nhiên từ hàng chục nghìn năm trước.
Theo một bài nghiên cứu được công bố trên tạp chí Scientific Reports của Anh, các nhà khảo cổ học đã phát hiện ra một sợi dây dài 6 mm có niên đại khoảng 41.000 đến 52.000 năm trước tại một địa điểm gần sông Ardèche ở miền trung nam nước Pháp. Đây là bằng chứng trực tiếp lâu đời nhất được biết đến về công nghệ sợi - sử dụng sợi tự nhiên để làm sợi.
Vậy, có những loại sợi tự nhiên nào và con người lần đầu tiên phát hiện ra chúng như thế nào? Hiện nay, ứng dụng của sợi thực vật tự nhiên đã được mở rộng sang các lĩnh vực ứng dụng mới chưa?
Người xưa sử dụng chất xơ như thế nào
Giáo sư Đào Lệ Trân của trường Cao đẳng Dệt may Trường Châu giới thiệu rằng có thể gọi sợi thiên nhiên là nhiều loại sợi lấy từ thiên nhiên. Dựa vào nguồn gốc, sợi có thể được chia thành hai loại: sợi thực vật và sợi động vật. Các loại sợi tự nhiên phổ biến bao gồm sợi bông, sợi lanh, sợi lụa và sợi len, trong đó sợi lanh là phổ biến nhất.
Qiu Hua, giáo sư tại Khoa Khoa học và Kỹ thuật Dệt may thuộc Đại học Giang Nam, nói với các phóng viên rằng bằng chứng sớm nhất về việc sử dụng sợi lanh hoang dã được phát hiện cho đến nay đến từ Cộng hòa Gruzia, nơi các nhà nghiên cứu từng tìm thấy dấu vết sử dụng sợi lanh hoang dã vào cuối thời kỳ đồ đá cũ cách đây 30.000 năm và những sợi lanh này cũng được xử lý bằng cách kéo sợi, nhuộm và thắt nút. Cây lanh thuần hóa lần đầu tiên được trồng làm cây trồng ở Trung Quốc và Ấn Độ cách đây 5.000 năm.
"Bông có nguồn gốc từ các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, bao gồm Châu Mỹ, Châu Phi, Ai Cập và Ấn Độ. Con người đã biết cách sử dụng bông để làm vải từ thời tiền sử." Qiu Hua cho biết, mặc dù bông đã được trồng từ thời cổ đại, nhưng phải đến khi máy tách hạt bông ra đời giúp giảm chi phí sản xuất thì bông mới được sử dụng rộng rãi.
Sau khi bước vào xã hội phong kiến, sản phẩm tơ lụa bắt đầu được coi trọng. Qiu Hua giới thiệu rằng tơ tằm là một loại sợi protein tự nhiên, chủ yếu được cấu tạo từ fibroin, đây là một trong những loại sợi động vật được con người sử dụng sớm nhất. Ngoài ra, theo dữ liệu, việc sử dụng lông chim làm hàng dệt may bắt đầu từ thời Xuân Thu, trong khi việc sử dụng các loại sợi như len cashmere, lông yak và lông lạc đà trong hàng dệt may cổ xưa của Trung Quốc có thể bắt nguồn từ thời nhà Hạ hoặc thậm chí sớm hơn.
"Vào thời cổ đại, quá trình chế biến bông ban đầu là loại bỏ hạt bông bằng tay. Quá trình này được gọi là xơ bông. Sau đó, nó phát triển thành việc sử dụng thanh sắt hoặc thanh sắt để chà xát bông nhằm loại bỏ hạt bông. Sau đó, bánh xe khuấy hoặc bánh xe xơ bông xuất hiện, giúp cải thiện đáng kể hiệu quả sản xuất xơ bông." Ông Đào Lập Trân cho biết, bông sau khi tách hạt cần phải được làm tơi xốp trước khi có thể sử dụng để kéo sợi.
Đào Lệ Trân giới thiệu rằng để chiết xuất sợi từ nguyên liệu thô của cây gai dầu, bước đầu tiên là phải bóc lớp keo mỏng giống như keo dán trên cây gai dầu. Quá trình này được gọi là tẩy keo. Phương pháp đầu tiên để loại bỏ nhựa cây gai dầu là ngâm tự nhiên, sau đó được phát triển thành phương pháp đun sôi vỏ cây gai dầu trong nước vôi, để các tạp chất nhựa cây liên tục được loại bỏ trong quá trình tẩy trắng và giặt, cuối cùng làm cho các sợi có màu trắng. Phương pháp kéo sợi gai dầu ban đầu là trước tiên dùng ngón tay tách các tấm sợi đã khử keo thành các sợi mỏng dài, sau đó xoắn chúng lại với nhau để tạo thành sợi lanh dài. Quá trình này còn được gọi là kéo sợi gai dầu và từ "jicheng" xuất phát từ quá trình kéo sợi gai dầu.
Sợi động vật như len cần phải trải qua quá trình xử lý sơ bộ trước khi sử dụng làm hàng dệt may, bao gồm nhổ, giặt và làm tơi. Sách "Tề dân yêu thư" viết vào thời Bắc Ngụy ghi lại rằng len cắt được giặt bằng nước sông. Ở những vùng khan hiếm nước, một số người còn chà len vào cát vàng để loại bỏ dầu mỡ. Sau khi giặt và sấy khô len, người xưa dùng dải da hoặc dây cung để nới lỏng len để kéo sợi.
Công nghệ mới mang lại những lĩnh vực ứng dụng mới
Ngày nay, các sản phẩm sợi tự nhiên được chiết xuất và chế biến hoàn toàn thủ công được coi là hàng thủ công mỹ nghệ. Với sự cải tiến liên tục của công nghiệp hóa, sợi tự nhiên không chỉ cải thiện hiệu quả sản xuất mà còn tìm thấy nhiều lĩnh vực ứng dụng hơn.
Ông Tao Lizhen cho biết, hiện nay, sợi tự nhiên đang được ứng dụng và thúc đẩy trong nhiều lĩnh vực như chăm sóc y tế, bảo vệ môi trường, giao thông vận tải, hàng không vũ trụ và năng lượng mới.
Ví dụ, sử dụng sợi thực vật tự nhiên làm vật liệu gia cố để chế tạo vật liệu composite hữu cơ có thể giảm hiệu quả trọng lượng của các bộ phận ô tô và có thể là giải pháp thay thế bền vững cho thân xe nhẹ. Ngoài ra, cấu trúc phát triển tự nhiên của sợi thực vật tự nhiên có thể làm giảm hiệu quả các mảnh vỡ tạo ra trong quá trình va chạm. Về mặt kinh tế, sợi tự nhiên rẻ hơn, tiêu tốn ít năng lượng để sản xuất, thân thiện với môi trường và thiết thực hơn.
Việc sử dụng sợi thực vật tự nhiên để phát triển vật liệu gia cố đất có thể đáp ứng nhu cầu phát triển đất đai và đất đai nhạy cảm với môi trường, có không gian ứng dụng rộng rãi trong xây dựng và thi công đường bộ; và vật liệu tổng hợp không dệt từ cây gai dầu ngày càng được ưa chuộng trong ngành dệt may ô tô do chi phí sản xuất thấp, khả năng phân hủy sinh học, khả năng tái tạo và thân thiện với môi trường.
