2025年7月15号，武汉纺织大学王金凤、张晓芳、徐卫林在国际知名期刊Nature Communications发标题表《Flexible cement fibers with high toughness and water-activated setting behavior for construction》的研究论文，Kunkun Zhu为论文的第一作者，王金凤、张晓芳、徐卫林为论文的共同通讯作者。
在本文中，作者借助纤维素辅助湿纺策略，实现水泥基纤维的连续、宏量制备：水泥颗粒原位植入多孔纤维素基质，随后水化反应在柔性纤维素骨架内生成硬质连续网络，形成互穿双网络结构的纤维素增强水泥基（CSC）纤维，兼具强度与韧性。
所得CSC纤维可在水化作用下进一步加工编织成织物，该织物表现出高韧性、耐冲击、轻质、低热导及优异耐水性，在隔热、高层抗震与耐久建材领域潜力巨大。
图 1. 纤维素增强水泥基（CSC）纤维的设计与制备示意图。a 纤维素增强水泥纤维的制备与水化过程：阶段 I 为初始干燥态，阶段 II 为早期水化态，阶段 III 为充分水化后的硬化水泥纤维。b 湿法纺丝工艺示意图及纤维素-水泥凝胶纤维实物照片。c 由 CSC 纤维编织的大尺寸织物。d 纤维素增强水泥纤维在建筑领域潜在应用的示意。
图 2. 纤维素增强水泥基（CSC）纤维的微观结构。SEM 图像展示了：a 纯纤维素纤维、b CSC1、c CSC10、d CSC50 的横截面及其对应的局部放大图；以及 CSC10 经不同水化时间（e 1 天、f 3 天、g 7 天、h 28 天）后的微观形貌及其对应的局部放大图。标尺：a-d 上排 200 μm，a-d 下排 10 μm；e-h 上排 100 μm，e-h 下排 10 μm。
图 3. 纤维素增强水泥基（CSC）纤维的加速水化。a 为不同养护时间（1-28 d）下水化 CSC 纤维的 DTG 曲线；b 为相应 XRD 图谱。c-f 的 SEM 图像显示纤维素骨架作为水化产物的成核位点，黄色箭头标示纤维素骨架，标尺 2 μm。g 示意水泥与纤维素在水化过程中通过 Ca-O 键和氢键形成的界面连接。h 示意纤维素网络促进水泥水化：绿色部分表示纤维素网络，虚线箭头表示水分由纤维素网络向水泥相扩散。
图 4. 纤维素增强水泥基（CSC）纤维的双网络结构。a 为 CSC 纤维经酸蚀与灼烧处理的示意图；b 与 d 分别为 CSC 纤维酸蚀及灼烧处理后的光学照片；c 与 e 为对应处理后 CSC10 的 SEM 图像。f 为 CSC 纤维的微型 CT 三维重构，直观呈现连续的纤维素相、相互贯通的水泥相以及孔隙气相在整体结构中的空间分布。
图 5. 纤维素增强水泥基（CSC）纤维的可编织性。a 打结实验示意图及 b 不同水泥含量纤维在各状态下的实物照片；c 悬挂实验示意图及 d 相应状态下纤维实物照片；e、f 分别给出不同水泥含量纤维在各状态下的曲率半径与弯曲角度对比，误差条为标准差，样本数 n=6；g 展示配方优化过程中性能随迭代次数的提升，括号内前者为纤维中纤维素占比，后者为水泥相对纤维素的质量比。h–k 展示以 CSC10 纤维织造的不同织物：h 水泥纤维/粘胶纱混纺织物，i 水泥纤维/棉纱平纹织物，j 斜纹织物，k 缎纹织物。l 示纯水泥纤维织物的水触发可编织-硬化特性：蓝色箭头表示短时浸水后织物变软，红色箭头表示长时间浸水后硬化定型。m、n 分别展示纯水泥纤维织物用作笔筒及水泥纤维/棉纱织物用于骨折固定的应用实例。
图 6. 水泥基织物在实际应用中的潜力。a 水泥板、CSC 凝胶与 CSC 织物的弯曲应力-应变曲线；b 三者的抗冲击性能对比。c 将所得水泥织物与其他水泥基复合材料的韧性进行对比。d、e 分别为 CSC 凝胶与 CSC 织物在冲击载荷下的应力状态数值模拟结果。f 综合比较水泥板、CSC 凝胶与所得水泥织物的多功能特性。
综上，作者提出纤维素辅助湿纺策略，实现连续、大规模制备柔性高强水泥纤维。纤维经水化后形成“纤维素-水化水泥”互穿双网络，兼具高韧性、抗冲击、隔热、耐水与可织造性，可编织成轻质高强水泥织物。
该技术突破传统水泥脆性瓶颈，使水泥像纺织品一样可裁剪、可成型，为抗震高楼、应急建筑、隔热装饰等场景提供绿色、可设计的新一代建材方案。
Flexible cement fibers with high toughness and water-activated setting behavior for construction. Nat. Commun., 2025. https://doi.org/10.1038/s41467-025-61855-2.
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