基于環(huán)境保護的智能服裝材料應用及發(fā)展趨勢研究

薛穎 閆永忠 張媛媛 路迎峰 劉金婷 吳碩

【摘要】近年來隨著科技、紡織技術的發(fā)展，智能服裝的開發(fā)和應用得到了前所未有的關注。本文對智能服裝的應用領域進行了梳理，指出了智能服裝在穿著使用中存在的問題，并給出了相應的解決措施，對智能服裝未來的發(fā)展進行了展望，這些對于開發(fā)新型智能服裝產品和擴展其應用具有積極的參考價值。

【關鍵詞】智能服裝；應用；發(fā)展

智能服裝材料，是指對外界環(huán)境（機械、熱、化學、光、濕度、電磁等）或內部狀態(tài)所發(fā)生的變化有感知并能做出響應，同時保留服裝材料固有風格和服用性能的材料。智能服裝區(qū)別于傳統(tǒng)服裝，是一個跨界的產品，需要結合科技、電子、通信、互聯(lián)網、醫(yī)學、材料學、紡織工藝、服裝設計、服裝制造等多個行業(yè)技術，并不只是生產一件衣服那樣簡單，智能服裝應屬于高科技新興產業(yè)。

在智能服裝發(fā)展的初期，當時的智能服裝并不具備良好的可穿性，僅是科技價值實現(xiàn)的載體。到了二十世紀，人們開始意識到將時尚和智能材料融入智能服裝設計的重要性，但是研究發(fā)展的進度相對緩慢，以致關于智能穿戴的關注點更多的在智能手環(huán)、智能手表、智能眼鏡為載體的穿戴物上，對智能服裝的關注度相對較弱，早期的智能服裝主要應用于軍工、醫(yī)護和智能生活需求方面。

一、智能服裝的應用

（一）防護領域

智能服裝材料最早應用于軍工領域，是波蘭的一家公司開發(fā)出一種新型的液態(tài)粘稠材質，它能夠承受極大的沖擊力，比凱夫拉超強纖維更加強韌，這種液態(tài)粘稠材質可以制成防彈衣，用于軍事作戰(zhàn)，使子彈無法穿透，呈現(xiàn)出現(xiàn)實版的“鋼鐵俠”盔甲。

拒水抗污的材料應用于醫(yī)護領域，利用纖維收縮形成蓬松的線圈保持較多的空氣，以增大復合表面的拒液性能，為醫(yī)護人員提供保護，免受血液病菌的侵害，高性能材料預防纖維不受損壞，使用更持久。

整合了壓力傳感器的智能鞋和鞋墊，可基于壓力等參數(shù)進行精準的步態(tài)、能耗分析，一旦發(fā)現(xiàn)有發(fā)生運動損傷的潛在可能，即可進行預警，讓使用者邁出的每一步都更健康。另外，融合了柔性織物傳感器的智能穿戴服裝，可以幫助用戶做呼吸訓練、改善睡眠以及進行睡眠呼吸暫停篩查等等。智能服裝已經實現(xiàn)了“通訊”和“個體監(jiān)測”的作用。未來，在核心算法、核心數(shù)據分析以及綜合信息處理技術的幫助下，智能服裝會充分發(fā)揮穿戴設備的深度智能，應用更加廣泛。

（二）健康領域

隨著人們的健康意識越來越強烈，智能服裝材料被應用于健康管理領域。一些T恤、胸衣等智能衣物可以用來進行生物體征測量，對人體進行健康檢測。如內置心率監(jiān)測功能的智能文胸，用來進行監(jiān)測肌肉鍛煉、記錄心率變化，起到比較準確的記錄功能，通過與智能設備連接共享心率監(jiān)測數(shù)據。穿著者通過App來針對自己的心率制定適合自己的健身計劃，還可以通過藍牙與智能手機、智能手表連接，實時查看自己的健康狀況。

英特爾公司聯(lián)手建筑學運動服裝設計師Chromat推出兩款“響應式服裝”。其特別之處在于這兩款智能服裝搭載了英特爾那顆只有紐扣大小的硬件平臺Curie。其利用傳感器收集的心跳、體溫等人體生理信號，并通過在衣服中集成的形狀記憶合金進行衣服變形。這兩款衣服在2016春夏紐約時裝周上，得到了不俗的反響。

（三）生活領域

智能服裝材料已滲透到人們的日常生活，增加了生活的情趣。2015年年底，愛家科技將石墨烯應用于服裝上，以石墨烯作為發(fā)熱載體，穿著者通過APP對披肩進行溫控，這種材質不僅可以使衣物更加輕便柔軟，甚至還能實現(xiàn)對溫度的掌控，解決了普通披肩保暖性不足的問題，對于肩背部患疾的人群而言，可以針對某些部位進行集中的升溫按摩。

高科技巨頭谷歌公司宣布正在與全球知名的牛仔品牌Levis合作，以特別紡織的具有觸屏控制功能的面料來制作智能服飾。這個由谷歌的先進技術項目部門研發(fā)的新技術被命名為“提花項目”，利用這項技術可將導電纖維嵌入任何類型的紡織品來制作智能化面料，還可以在衣物上加入超小型計算系統(tǒng)，將可穿戴技術融入牛仔褲、夾克、襯衣甚至內衣中，有了這項技術，任何采用紡織面料的物品，從服裝到家具以及地毯等，都可以植入計算機觸屏控制功能，使我們的生活更加充滿樂趣。

二、智能服裝的發(fā)展方向

隨著社會的發(fā)展，科技的進步，智能服裝的研發(fā)會越來越精準、細致，應用領域也越來越廣泛。傳統(tǒng)的智能服裝穿著不舒適，功能單一，要想使智能服裝長久的立足中國市場，服裝企業(yè)必須進行轉型升級，針對不同的人群開發(fā)設計不同功能的智能服裝來解決某一項用戶需要是智能服裝的發(fā)展方向，真正做到智能改變生活，提高了人們的生活質量。

（一）多功能的智能服裝

目前市場上的智能服裝功能比較單一，隨著電子技術的發(fā)展，智能服裝逐漸向多功能轉化，一件服裝可以同時監(jiān)測心率，還可以通過內置的電子芯片對環(huán)境進行檢測，顯示當天的空氣霧霾指數(shù)，方便人們進行外出的防護，衣袖上面可以通過按鈕進行音樂播放及定位，并使傳感器和執(zhí)行元件與服裝一體化，達到真正的融合。

國內安潤普的科技公司，就以其獨特的SOFTCEPTORTM柔性傳感技術研發(fā)出智能服裝，柔軟度接近人體皮膚，能靈敏捕捉人體內外細微的形變、壓力變化等，感應監(jiān)測人體呼吸、心率、腰圍、肌肉維度、情緒變化等數(shù)據，作為健康、保健、美容、美體等客觀指標，將對人的關愛置于無聲無息的日常穿戴中。

（二）柔軟的智能服裝

利用智能纖維的柔軟性，開發(fā)出柔軟織物，解決了智能服裝穿著的不舒適感，除了織物傳感器，柔性織物電路板也得到了很大進展。把預先拉伸的彈性紗及絕緣金屬纖維編織到織物結構中，研制出的新型織物電路板，像普通布料一樣耐用、透氣、柔軟且易于改變形態(tài)，亦可拉伸及洗滌。這種織物電路具有良好的電穩(wěn)定性和少于1%的相對電阻變化，它不但耐受水洗及容易拉伸，而且通過多種極端使用情況的測試，包括抵御300%單向拉伸及150%三維沖擊測試，更有超過百萬周期的使用壽命。這些柔性傳感器和電路板，組成了智能面料，它們有的能夠測試力、壓力、形變，有的能夠測試人體的生物電信號，從而為醫(yī)生、運動教練等實時監(jiān)測病人、運動員訓練的生命體征提供了條件，真正做到了穿著的舒適性和運動的隨意性。

（三）可水洗的智能服裝

智能服裝的數(shù)據采集功能可以長時間連續(xù)使用，在確保用戶舒適的前提下，無干擾地獲取所有數(shù)據，一些智能面料已經實現(xiàn)水洗、機洗，和普通衣物的維護一樣簡單，這將大大提升用戶體驗。科學家們開始致力于研究能夠感知周圍環(huán)境，包括電、光、熱等的智能面料，目前比較成功的為具有微小化和柔性化的織物傳感器。通過良好的基材選擇，該傳感器具備感應外界應變和壓力等功能，具有柔性、大變形、可重復性、耐疲勞性等優(yōu)勢。

（四）價格親民的智能服裝

智能服裝因為內部植入了一些高科技的電子元件技術，價格普遍偏高，隨著智能紡織技術的發(fā)展，科學家們也考慮到了這一點并開始尋求可替代的一些智能設備，以智能紡織材料制成的柔性傳感器技術為例，這種技術將碳基導電材料植到彈性織物基底上，可隨著織物的拉伸、回彈等形變產生電信號變化，結合獨特算法對電信號進行分析、處理，從而實現(xiàn)傳感功能。這種能夠導電的柔軟織物外觀看起來和普通布料一樣，能水洗、甩干、烘干，這樣大大降低了服裝的使用成本和后期的維護費用，智能服裝變?yōu)槔习傩沾┑闷鸬母呖萍?，更加親民。目前，研發(fā)這項技術的團隊已經開發(fā)了一款智能文胸，穿上它便可以監(jiān)測女性的運動、呼吸、心率、情感狀況；還有一款智能腰帶受到減肥人士的關注，戴上它，可以每天監(jiān)測自己的腰圍變化，系統(tǒng)會適時提醒你注意控制飲食，加強運動。

三、智能服裝的發(fā)展展望

隨著科技的發(fā)展，服裝已突破了原有的保溫和美化的范疇，正在走向功能化與智能化。智能服裝的出現(xiàn)是人類服裝史上的一次革命性變化，它的出現(xiàn)對紡織服裝業(yè)的發(fā)展有重大意義，并將產生深遠的影響，以后人們短期的出行，一件智能服裝就可以幫你搞定所有，變?yōu)樯钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?。隨著智能服裝的快速發(fā)展，一些后期的使用問題也隨之而來：一是智能服裝中的電子元件及導電纖維的使用壽命是否能夠維持服裝得穿用時間。二是智能服裝中電子元件因電容和電感引起的電磁波干擾，對服裝的使用產生的影響怎么去維護后期保養(yǎng)。三是服裝的更新?lián)Q代比較快，人們對服裝的品位和審美也發(fā)生著變化，智能服裝的回收再利用也應當引起我們的重視，有些電子技術元件對環(huán)境會產生污染，不可再生降解，容易造成資源的浪費。最好有專門的機構能夠進行回收，重組再利用，不僅能節(jié)約能源，更符合我們新時代的綠色環(huán)保主題。

智能服裝的出現(xiàn)，促進了服裝行業(yè)的發(fā)展，也擴展了智能化的領域，使智能化的理念通過穿衣深入到人們的日常生活中。未來我國智能服裝的研發(fā)會更加成熟，更關注服裝與技術之間的交互作用，了解市場需求，逐漸轉化為以技術為中心到以用戶為中心的研發(fā)模式。相信不久的將來，智能服裝會掀起一層新的時裝浪潮，在世界服裝舞臺上大放光彩。