高性能土工布對工業(yè)纖維原料性能的要求是在各種應用領域中都必須非常耐用，布料回收：土工布和彩棉布的區(qū)別.因此，所選工業(yè)纖維需具備高度穩(wěn)定、抗蠕變，以及低收縮率、超高強度或高模量等性能。復合土工布通常是由多種纖維混合而成，它們結合了不同材料各自的功能特性，尋找合適的高性能纖維一直是對高性能土工布的一個重要研究方向。玻璃纖維、玄武巖纖維、碳纖維等無機纖維的強度和模量明顯高于合成纖維。然而，由于生產成本高，無機纖維在土工布上大面積應用受到限制。玻璃纖維復合土工布是由玻纖機織基布與短纖針刺非織造布復合而成，具有高透水性、優(yōu)良的抗濾失性、耐磨性等特點。玄武巖纖維土工布具有環(huán)保、耐高溫等優(yōu)點。

國家先后在2008年和2017年起草了最新的長絲紡黏針刺土工布、短纖針刺土工布以及非織造復合土工膜等一系列土工布相關國家標準，對相應土工布產品的生產技術規(guī)范、供貨條件以及性能表征方法等做出了明確的指導。高性能土工布在實際工程應用當中，難免也要面對極端自然環(huán)境的作用，譬如極寒、火災、洪水甚至地震，因此對土工布在極端環(huán)境中性能的演變規(guī)律的研究就顯得尤為重要。同濟大學土木工程學院馮世進教授團隊針對應用于垃圾填埋防滲工程的復合土工布，研究了在地震循環(huán)載荷作用對復合土工布中土工膜與非織造土工布間界面的動態(tài)剪切強度的影響。研究結果表明，土工布孔隙中水的潤滑作用加快了界面剪切變形的發(fā)展，而界面的抗剪強度與位移速率呈正相關關系。

棉花是最主要的天然纖維原料，而彩色棉又稱天然彩色細絨棉，是纖維與色素結合體。

團隊成員汪念博士說，上述實驗結果為彩色棉研究提供了新思路，為創(chuàng)制更多顏色的棉花纖維奠定了基礎。如何保持花青素在纖維中穩(wěn)定積累，以及協(xié)調PA等其他代謝物的積累，可能是創(chuàng)制彩色纖維棉花的突破口。

汪念介紹，團隊與石河子農業(yè)科學研究院開展合作，將棕色棉種質資源進行育種，獲得的“新彩棉28”和“石彩17”兩個品種已審定完成，另外2個品種在等待頒發(fā)品種證書。

彩色棉是采用雜交以及現代生物工程技術培育出的一種在吐絮時就具有綠色、棕色等天然色彩的棉花。其用于紡織，可免去繁雜印染工序，不僅能降低生產成本，還能保證零污染。此外，彩色棉還具有較高的抗菌性、抗氧化性、抗紫外線性能等優(yōu)點。

與人工染色棉制品相比，天然彩色棉制品有利于人體健康，對皮膚無刺激，符合環(huán)保要求，透氣性能、吸汗效果也更佳。業(yè)內人士預測，未來，在現有的棕色、綠色彩色棉基礎上，藍色、紫色、灰紅色、褐色等彩色棉品種也將逐步被開發(fā)出來。

目前，團隊正在繼續(xù)開展棕色棉色素形成機理研究，通過連鎖作圖和關聯(lián)分析揭示棕色棉的遺傳基礎，確定控制棕色棉形成的關鍵基因，發(fā)現WD40蛋白可能是影響棕色棉著色深淺的重要因素。

團隊還將探究不同深淺棕色的精細調控模式，以便形成不同色度的棕色棉花，滿足紡織業(yè)對不同原料的需求。同時，團隊利用分子標記鑒定到棕色棉中存在一個與纖維品質密切相關的染色體倒位事件，以倒位事件為引線，探究色素合成與積累對纖維品質的影響，可解決產量、品質與色澤的負相關矛盾，實現對彩色棉產量、品質和色澤等的改良。

“我們也在研究綠色棉花的形成機制，努力創(chuàng)制新的綠色纖維棉種資源?！绷种倚裾f，他們將發(fā)掘更多的色澤基因，并借助轉錄激活系統(tǒng)及纖維特異啟動子將多個色澤基因串聯(lián)表達，嘗試培育其他顏色的棉花。

“目前，天然彩色棉以棕色和綠色為主，拓展新的彩色棉種質資源是培育彩色棉新品種亟待解決的問題。”華中農業(yè)大學作物遺傳改良團隊林忠旭教授說。

為此，在實驗室前期研究中，該團隊在海島棉3-79與陸地棉E22雜交后代中發(fā)現了一個紅株突變體。突變體全株呈現紫紅色，但成熟纖維依舊保持正常白色。經過9代連續(xù)自交后，得到純合突變體(ReS9)。

團隊利用ReS9與E22構建含1899株F2(雜交二代)隱性單株的群體，通過圖位克隆，將目標鎖定在D亞基因組的第7號染色體上(D07)，以尋找與棉花顏色有關的目標基因。通過代謝路徑分析、表達量檢測與TA克隆，最終確定目標基因為MYB113類的轉錄因子，并將其命名為Re。

套袋實驗證明，突變體中Re的表達受自然光的誘導。利用突變體、35S啟動子超表達系以及纖維特異表達系在自然光和溫室兩種條件下的轉錄組數據，團隊構建了陸地棉中參與色素代謝的核心基因集，并初步構建Re參與的色素代謝網絡。

通過纖維特異表達啟動子GbEXPA2的驅動，團隊成功獲得植株為正常綠色而發(fā)育中纖維呈紫紅色的轉化系。隨著纖維發(fā)育，紫紅色逐漸變淺，最終成熟纖維呈現出不同程度深淺的棕色。

通過檢測纖維中花青素的含量，研究人員發(fā)現，Re可以直接調節(jié)類黃酮代謝路徑下游ANS和UFGT的表達，從而影響原花色素(PA)與花青素積累，而PA的大量積累是成熟纖維呈棕色的主要原因。

彩色棉花未來可期近年來，國家加大了對聚丙烯紡黏土工布的開發(fā)力度。國內企業(yè)生產開發(fā)了新型高強聚丙烯紡黏針刺非織造土工布(HPP土工布)。與普通PP土工布相比，HPP土工布具有強度高、過濾性好等優(yōu)勢。北京工業(yè)大學鄧宗才等人針對HPP土工布耐老化和耐腐蝕性能進行了試驗研究，進一步為其推廣應用提供參考。研究結果表明，與PP土工布相比，HPP土工布具有更好的耐熱氧老化性能，以及較好的耐酸、堿和耐水浸泡性能。

提高土工布性能的主要方法還包括加入添加劑、化學改性和進行復合。使用添加劑來彌補土工布的性能缺陷是一種常見的方法，但大量的添加劑也在一定程度上污染環(huán)境。對土工布進行改性研究，例如進一步改善土工布的強度以及抗降解性，是擴大土工布應用范圍、提高土工布附加值的重要手段。研究結果表明，將殼聚糖或半胱氨酸共價接枝到丙烯酸改性PP土工布上，可以使土工布在排水或過濾時具有捕捉重金屬的能力。

此外，伴隨原油價格的上漲以及環(huán)保相關法律的頒布，選擇生物可降解熱塑性聚合物制備環(huán)保型土工布也是一個重要的研究方向，其中，聚乳酸(PLA)、熱塑性淀粉(TPS)、聚羥基脂肪酸、石油基生物聚酯和纖維素衍生物是最具商業(yè)價值的生物基聚合物和生物基聚合物共混物。與這些材料相關的大部分研究主要集中在生物可降解包裝材料領域，目前尚無文獻報道將其應用于可生物降解土工布。Prambauer等人就上述材料的綜合性能及其在土工布行業(yè)的應用前景進行了綜述，討論了不同的結構和相關性能，以及聚合物的可用性和成本，目前主要是PLA和TPS可以滿足高性能土工布對材料的可用性和價格的要求。當然為了獲得所需的力學和物理特性，仍需對生物基聚合物進行必要的改性和共混。

高性能復合土工布材料的研究與開發(fā)對土木建筑工程水平的發(fā)展有著重要意義。李新玥等人以滌綸和低熔點纖維為原料，生產針刺復合土工布，并以高密度聚乙烯(HDPE)和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)為主要原料，采用滾吸工藝生產出排水板。最終將土工布濾膜與排水板板芯進行熱熔黏合，制備出土工復合排水材料。土工復合排水材料拉伸強力要大于兩者復合前單體材料強力，并且具有很高的通水量。