對智能紡織品的大膽預測

梁偲/編譯

對智能紡織品的大膽預測

梁偲/編譯

聚乙烯醇(PVA)與纖維（直徑250納米）復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”最近被紡織產業(yè)和媒體多次提及。據印度一家市場研究公司評估，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，其預期的增長將非常驚人——累積年增長率為30%。

麻省理工學院校長拉斐爾·賴夫（Rafael Reif）博士提到一個新成立的由多所大學、企業(yè)以及個人資助支持的非營利性組織——美國先進功能織物聯(lián)盟(AFFOA)。他分享了麻省理工學院教授、AFFOA領導人和首席執(zhí)行官約埃爾·芬克（Yoel Fink）的一個預測：先進功能織物未來的潛力可能會遵循“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個月就會增加一倍，這將創(chuàng)造一個前所未有的領域。它不僅僅是幾個產品，而是一個全新的行業(yè)。

智能紡織品領域正在不斷發(fā)展，也還沒有明確的定義，現(xiàn)在對它的未來發(fā)展提出準確預測還為時過早。目前，智能紡織品正處于投資者熱切關注的階段，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。花大量時間為其設計一個準確的定義并沒有多大意義。由于智能紡織品才剛剛興起，未來將會有很多相關領域參與進來，形成一個“大”智能紡織領域。

想用一個普遍被業(yè)界接受的定義來恰當?shù)貫橹悄芗徔椘窔w類也是一個很大的挑戰(zhàn)，因為在開發(fā)新型先進紡織品中涉及到從纖維材料到時尚產品的整個供應鏈?？偟恼f來，智能紡織品是下一代先進紡織產品，其應用市場正在被打開，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展應用的紡織品?，F(xiàn)階段的主要任務是讓人們對智能紡織品有初步地理解和認識；下一階段的任務則集中在產品性能和應用程序的開發(fā)、相關標準體系的建立以及解決市場營銷和貿易活動的開展問題。

特點和應用

對于具有先進功能的非傳統(tǒng)智能紡織品，其關注重點并不是原材料或者制造工藝，而是其應該具備的特性，如對刺激的響應，對信息的反饋，以及之前的其他產品無法實現(xiàn)的應用。如配置了電子傳感器、可用于監(jiān)測人體生命體征的手腕帶和背心，可以監(jiān)控和調整動態(tài)壓力水平的織物產品，以及可以測量環(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，它還具有很多其他的優(yōu)點，如質量超輕且具有很大的比表面積，這一特性在過濾領域中非常有價值。不過根據之前的描述可以看出，它不具有應激反應性，所以它并不屬于智能紡織品。但是，當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。

標準的建立

現(xiàn)在行業(yè)面臨的重要任務是建立規(guī)范智能紡織品質量的標準，統(tǒng)一測試新增值應用的方法、量化指標、評估安全要求，以及確定在銷售和市場開發(fā)時所用的產品標識。

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

美國和其他發(fā)達國家經濟體，如歐盟成員國，由于產品質量好在開發(fā)和出口紡織品方面具有優(yōu)勢。一些專業(yè)的標準化機構,如瑞士國際標準化組織（ISO）、美國測試與材料協(xié)會（ASTM）、美國紡織化學家及染色家協(xié)會（AATCC）、紙漿與造紙工業(yè)技術協(xié)會（TAPPI）已經制定了大量關于紡織品、紙漿和造紙的標準。對于無紡布，美國無紡布工業(yè)協(xié)會和總部位于比利時的歐洲無紡布協(xié)會（EDANA）也已經制定了非織造產品的標準。智能紡織品也同樣需要進行這樣的工作。

由于智能紡織品通常是由一個或者多個非紡織品部件，如電子原件、有機和無機產品、仿生材料等組成的多材料復合產品。這一特點在制定智能紡織品的應用標準方面非常有用。例如，具有醫(yī)療和運動監(jiān)測功能的可穿戴紡織品應該需要一個面向終端應用的量化標準，如檢測身體的生命體征。

產品在機械作用和綜合應力下的耐久性很重要，但是以現(xiàn)有的耐洗滌標準來測試智能紡織品的機械耐久性明顯不夠合理，因為它們多包含電子組件。該行業(yè)必須要找到一個創(chuàng)新性的方法來制定新的標準。在可穿戴電子紡織品方面，首先需要制定出用于測試新應用的標準，現(xiàn)有條件下可以利用監(jiān)測血壓、心率或其他重要指標的傳感器?，F(xiàn)有的耐洗性和機械強度標準可以用來測試紡織品本身，并且作為質量信息的一個補充。

在這一領域的國際貿易機構，如IFAI可以和專業(yè)標準化機構如ASTM、AATCC共同協(xié)作來開展智能紡織品特定應用的標準化工作。AATCC最近創(chuàng)建了一個可穿戴電子技術委員會，用以調查電子紡織品的標準化需求。

當多種組成的智能紡織品用于人體時，其安全性還未能引起廣泛關注。對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，還需要考慮到產品的可持續(xù)性。智能紡織部門需要在這個問題上積極主動，努力使這些新材料和最終產品具有環(huán)境和經濟可持續(xù)發(fā)展性。這意味著安全標準和可持續(xù)性問題均需要得到解決。

下一步

智能紡織品領域是真正意義上的多學科跨界領域，需要智能紡織品相關研究機構盡可能多地與非傳統(tǒng)紡織學校如材料科學類高校合作，使紡織品智能化得到進一步延伸。將來，智能紡織品領域的發(fā)展、市場的拓展和應用領域的擴大，還需要加強所有利益相關者，包括有關政府部門、產業(yè)界和學術界等的參與，共同推動智能紡織品領域的進一步發(fā)展。

[資料來源：Specialty Fabrics Review] [責任編輯：絲絲]

本文作者瑟哈德里·拉姆庫瑪兒（Seshadri Ramkumar）博士，德克薩斯理工大學無紡布和先進材料實驗室教授。