對(duì)智能紡織品的大膽預(yù)測(cè)

梁偲/編譯

對(duì)智能紡織品的大膽預(yù)測(cè)

梁偲/編譯

聚乙烯醇(PVA)與纖維（直徑250納米）復(fù)合超薄涂層被金屬氧化物功能化后可制造成智能自清潔過濾器

“智能紡織品”最近被紡織產(chǎn)業(yè)和媒體多次提及。據(jù)印度一家市場(chǎng)研究公司評(píng)估，作為一種高科技紡織品，智能紡織品行業(yè)的總值到2020年將達(dá)47億美元。鑒于智能紡織品行業(yè)2014年的總值不到10億美元，其預(yù)期的增長將非常驚人——累積年增長率為30%。

麻省理工學(xué)院校長拉斐爾·賴夫（Rafael Reif）博士提到一個(gè)新成立的由多所大學(xué)、企業(yè)以及個(gè)人資助支持的非營利性組織——美國先進(jìn)功能織物聯(lián)盟(AFFOA)。他分享了麻省理工學(xué)院教授、AFFOA領(lǐng)導(dǎo)人和首席執(zhí)行官約埃爾·芬克（Yoel Fink）的一個(gè)預(yù)測(cè)：先進(jìn)功能織物未來的潛力可能會(huì)遵循“摩爾定律”，我們可稱之為AFFOA定律，即纖維中的器件數(shù)量每12個(gè)月就會(huì)增加一倍，這將創(chuàng)造一個(gè)前所未有的領(lǐng)域。它不僅僅是幾個(gè)產(chǎn)品，而是一個(gè)全新的行業(yè)。

智能紡織品領(lǐng)域正在不斷發(fā)展，也還沒有明確的定義，現(xiàn)在對(duì)它的未來發(fā)展提出準(zhǔn)確預(yù)測(cè)還為時(shí)過早。目前，智能紡織品正處于投資者熱切關(guān)注的階段，政府也同樣極為重視，并給AFFOA投入巨資，其首要目標(biāo)是徹底改變美國的紡織制造業(yè)。

什么是“智能”？

智能紡織品指的是那些非傳統(tǒng)型的、具有交互功能的、能提供新的或非商品應(yīng)用功能的紡織品。它的定義非常寬泛，涵蓋各種具有不同附加值的紡織品?；ù罅繒r(shí)間為其設(shè)計(jì)一個(gè)準(zhǔn)確的定義并沒有多大意義。由于智能紡織品才剛剛興起，未來將會(huì)有很多相關(guān)領(lǐng)域參與進(jìn)來，形成一個(gè)“大”智能紡織領(lǐng)域。

想用一個(gè)普遍被業(yè)界接受的定義來恰當(dāng)?shù)貫橹悄芗徔椘窔w類也是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)，因?yàn)樵陂_發(fā)新型先進(jìn)紡織品中涉及到從纖維材料到時(shí)尚產(chǎn)品的整個(gè)供應(yīng)鏈。總的說來，智能紡織品是下一代先進(jìn)紡織產(chǎn)品，其應(yīng)用市場(chǎng)正在被打開，或者從某種意義上來說，其巨大潛力正逐漸被開發(fā)出來。

智能紡織品具有的功能性包括可感知、可變形或自我保護(hù)的能力等。智能紡織品種類繁多，幾乎可以包括所有可提高功能以及擴(kuò)展應(yīng)用的紡織品?，F(xiàn)階段的主要任務(wù)是讓人們對(duì)智能紡織品有初步地理解和認(rèn)識(shí)；下一階段的任務(wù)則集中在產(chǎn)品性能和應(yīng)用程序的開發(fā)、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系的建立以及解決市場(chǎng)營銷和貿(mào)易活動(dòng)的開展問題。

特點(diǎn)和應(yīng)用

對(duì)于具有先進(jìn)功能的非傳統(tǒng)智能紡織品，其關(guān)注重點(diǎn)并不是原材料或者制造工藝，而是其應(yīng)該具備的特性，如對(duì)刺激的響應(yīng)，對(duì)信息的反饋，以及之前的其他產(chǎn)品無法實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用。如配置了電子傳感器、可用于監(jiān)測(cè)人體生命體征的手腕帶和背心，可以監(jiān)控和調(diào)整動(dòng)態(tài)壓力水平的織物產(chǎn)品，以及可以測(cè)量環(huán)境溫度并提供舒適溫度的服裝。

我們可以用一些其他方式來區(qū)分傳統(tǒng)紡織品與智能紡織品。以納米纖維為例，除了纖維直徑在納米級(jí)，它還具有很多其他的優(yōu)點(diǎn)，如質(zhì)量超輕且具有很大的比表面積，這一特性在過濾領(lǐng)域中非常有價(jià)值。不過根據(jù)之前的描述可以看出，它不具有應(yīng)激反應(yīng)性，所以它并不屬于智能紡織品。但是，當(dāng)納米織物中含有金屬氧化物并被功能化后，它就具備分解有毒化合物的功能，成為自清潔型過濾材料。從這種可以自我解毒的納米過濾材料可以看出傳統(tǒng)紡織品與智能紡織品的區(qū)別。

標(biāo)準(zhǔn)的建立

現(xiàn)在行業(yè)面臨的重要任務(wù)是建立規(guī)范智能紡織品質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一測(cè)試新增值應(yīng)用的方法、量化指標(biāo)、評(píng)估安全要求，以及確定在銷售和市場(chǎng)開發(fā)時(shí)所用的產(chǎn)品標(biāo)識(shí)。

另外，由于智能紡織品屬于新興領(lǐng)域，因此在國際貿(mào)易中存在的問題也需要解決。其中，做好與世界海關(guān)組織的溝通，使產(chǎn)品符合有關(guān)海關(guān)法規(guī)的要求就變得十分重要。美國在智能紡織品研發(fā)領(lǐng)域處于國際領(lǐng)先地位，將成為出口市場(chǎng)的重要成員，因此海關(guān)問題的解決非常重要。為此，行業(yè)協(xié)會(huì)如國際工業(yè)紡織品協(xié)會(huì)（IFAI）、美國國家紡織委員會(huì)（NCTO）和無紡布工業(yè)協(xié)會(huì)（INDA）應(yīng)共同協(xié)作，在該領(lǐng)域達(dá)成共識(shí)并促進(jìn)貿(mào)易。

美國和其他發(fā)達(dá)國家經(jīng)濟(jì)體，如歐盟成員國，由于產(chǎn)品質(zhì)量好在開發(fā)和出口紡織品方面具有優(yōu)勢(shì)。一些專業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu),如瑞士國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）、美國測(cè)試與材料協(xié)會(huì)（ASTM）、美國紡織化學(xué)家及染色家協(xié)會(huì)（AATCC）、紙漿與造紙工業(yè)技術(shù)協(xié)會(huì)（TAPPI）已經(jīng)制定了大量關(guān)于紡織品、紙漿和造紙的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于無紡布，美國無紡布工業(yè)協(xié)會(huì)和總部位于比利時(shí)的歐洲無紡布協(xié)會(huì)（EDANA）也已經(jīng)制定了非織造產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)。智能紡織品也同樣需要進(jìn)行這樣的工作。

由于智能紡織品通常是由一個(gè)或者多個(gè)非紡織品部件，如電子原件、有機(jī)和無機(jī)產(chǎn)品、仿生材料等組成的多材料復(fù)合產(chǎn)品。這一特點(diǎn)在制定智能紡織品的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)方面非常有用。例如，具有醫(yī)療和運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)功能的可穿戴紡織品應(yīng)該需要一個(gè)面向終端應(yīng)用的量化標(biāo)準(zhǔn)，如檢測(cè)身體的生命體征。

產(chǎn)品在機(jī)械作用和綜合應(yīng)力下的耐久性很重要，但是以現(xiàn)有的耐洗滌標(biāo)準(zhǔn)來測(cè)試智能紡織品的機(jī)械耐久性明顯不夠合理，因?yàn)樗鼈兌喟娮咏M件。該行業(yè)必須要找到一個(gè)創(chuàng)新性的方法來制定新的標(biāo)準(zhǔn)。在可穿戴電子紡織品方面，首先需要制定出用于測(cè)試新應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有條件下可以利用監(jiān)測(cè)血壓、心率或其他重要指標(biāo)的傳感器?，F(xiàn)有的耐洗性和機(jī)械強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)可以用來測(cè)試紡織品本身，并且作為質(zhì)量信息的一個(gè)補(bǔ)充。

在這一領(lǐng)域的國際貿(mào)易機(jī)構(gòu)，如IFAI可以和專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)如ASTM、AATCC共同協(xié)作來開展智能紡織品特定應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化工作。AATCC最近創(chuàng)建了一個(gè)可穿戴電子技術(shù)委員會(huì)，用以調(diào)查電子紡織品的標(biāo)準(zhǔn)化需求。

當(dāng)多種組成的智能紡織品用于人體時(shí)，其安全性還未能引起廣泛關(guān)注。對(duì)于有芯片和電子電路的可穿戴電子紡織品，必須要考慮到它的安全問題。另一方面，還需要考慮到產(chǎn)品的可持續(xù)性。智能紡織部門需要在這個(gè)問題上積極主動(dòng)，努力使這些新材料和最終產(chǎn)品具有環(huán)境和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展性。這意味著安全標(biāo)準(zhǔn)和可持續(xù)性問題均需要得到解決。

下一步

智能紡織品領(lǐng)域是真正意義上的多學(xué)科跨界領(lǐng)域，需要智能紡織品相關(guān)研究機(jī)構(gòu)盡可能多地與非傳統(tǒng)紡織學(xué)校如材料科學(xué)類高校合作，使紡織品智能化得到進(jìn)一步延伸。將來，智能紡織品領(lǐng)域的發(fā)展、市場(chǎng)的拓展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，還需要加強(qiáng)所有利益相關(guān)者，包括有關(guān)政府部門、產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界等的參與，共同推動(dòng)智能紡織品領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。

[資料來源：Specialty Fabrics Review] [責(zé)任編輯：絲絲]

本文作者瑟哈德里·拉姆庫瑪兒（Seshadri Ramkumar）博士，德克薩斯理工大學(xué)無紡布和先進(jìn)材料實(shí)驗(yàn)室教授。