紡織物的功能與舒適性研發(fā)趨勢

文/胡雅鑫

將高性能和多功能融合到紡織物中的計劃，最早是由美國國防市場人士支持發(fā)起的。美國聯(lián)合軍種輕型集成配套技術(shù)部（JSLIST）采用了最先進(jìn)的技術(shù)材料，旨在為軍人提供保護(hù)。該部門為實現(xiàn)織物功能多樣化，集散熱性、耐磨性、可洗性和其他功能于一體付諸長期的努力。此外，美國國防部也關(guān)注技術(shù)紡織物更多的其他功能，如自潔性等。這是最初的功能紡織品開發(fā)階段。

而今，創(chuàng)新的功能紡織物五花八門，如使用功能涂層、利用纖維開發(fā)軟復(fù)合材料、使用含有軟纖維材料，有機(jī)紡織物和金屬絲的復(fù)合材料以及用電子合成的，應(yīng)有盡有。這些附加成分使紡織物具備了各種性能，功能化變得日趨強(qiáng)大。然而，要讓消費者滿意，功能紡織物還須涵蓋可穿戴性、可水洗性、耐用性、舒適性和排濕性等基本功能。這對功能紡織業(yè)是另一挑戰(zhàn)。

功能織物的聯(lián)合研發(fā)漸成氣候

美國紡織化學(xué)家和色彩師協(xié)會(AATCC)年會最近在南卡州格林維爾市舉行，會上重點討論了功能紡織物材料領(lǐng)域的應(yīng)用。海格材料公司(HeiQ Materials AG)作為特邀嘉賓也參加了此次會議，該公司是瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院(Swiss Federal Institute of Technology)的一家分支機(jī)構(gòu)。

海格公司之所以受邀赴會只因他們曾與澳大利亞迪肯大學(xué)合作，研發(fā)出一款特殊的短纖聚合物(SPF)。該公司表示，這種短纖維是市場上可找到的最小纖維，長度從1微米到1000微米不等，直徑從0.1微米到5微米不等，可用來對傳統(tǒng)紡織物進(jìn)行表面處理。短纖維的線性結(jié)構(gòu)使之可與功能化的基底材料完全融合，從而提高紡織物的耐久性。與之同時，迪肯大學(xué)也一直致力于纖維粉末(如羊毛)多種功能的應(yīng)用研究。因此他們一拍即合，聯(lián)合研發(fā)出這類特殊的短纖維。

通過仿生獲得設(shè)計靈感

隨著新型生物基纖維的需求日益增加，美國伊士曼化學(xué)公司(Eastman Chemical Co.)用舊理念開發(fā)新材料，以改進(jìn)織物功能。他們也研發(fā)出一種纖維，稱為Naia?。因其具有熱定型性，光滑且因吸濕性而讓人感覺舒適。它介于熱塑性合成材料和天然纖維(如棉花)之間。這種生物基纖維與天然合成纖維的混合，具有良好的手感和質(zhì)感。

生物工程和分子生物學(xué)技術(shù)在研發(fā)涂料和纖維方面意義十分重大。紡織物已成功仿制荷葉表面的超疏水性。這種功能在防護(hù)服裝應(yīng)用中不可或缺，它能使有毒化學(xué)物質(zhì)迅速從紡織物表面脫落。博爾特生物紡織公司（Bolt Threads）就是一例，他們成功研發(fā)出一種生物方法，即重組絲蛋白技術(shù)，并順利地實現(xiàn)了商業(yè)化。該技術(shù)受蜘蛛靈感的啟發(fā)，他們利用分子生物學(xué)方法分離出DNA，使之在酵母中存活，酵母發(fā)酵后產(chǎn)生絲粉，絲粉可濕紡成細(xì)絲。這一技術(shù)強(qiáng)調(diào)，研發(fā)生物性功能紡織物必須具有高效性和多樣性。

另有利用仿生學(xué)技術(shù)研發(fā)新型軟材料的項目。美國康奈爾大學(xué)和馬薩諸塞州海洋生物實驗所研究人員在設(shè)計迷彩服材料時從章魚等頭足類動物獲得靈感，研發(fā)出一種合成結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可快速從二維結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槿S形狀，能像章魚那樣很好地適應(yīng)環(huán)境。

利用細(xì)菌衍生物提取色素

隸屬于韓國國立蔚山科學(xué)技術(shù)研究院(UNIST)、韓國陶瓷工程與技術(shù)研究院(Korean Institute of Ceramic Engineering and Technology) 和韓國佑美公司（Yeejoo Co.）一家機(jī)構(gòu)企業(yè)合作小組，通過利用紫色桿菌素（一種細(xì)菌色素）獲得抗菌性能。紫色桿菌素是一種吲哚衍生物，是天然細(xì)菌(如嗜鉻菌屬)制成的一種紫色色素，具有抗菌和抗寄生蟲的特性。涂有這種色素的織物，對抗甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)和耐多藥金色葡萄球菌均有良好的效果。該技術(shù)研究院稱，這種織物能有效抑制99.9%的耐甲氧西林金色葡萄球菌和其他超級細(xì)菌的生長。從而，人類首次研發(fā)出有效利用細(xì)菌色素作為涂層劑，并賦予織物抗菌性能的技術(shù)。

科學(xué)家也利用增加生物分子來促使織物功能升級的技術(shù)，他們發(fā)現(xiàn)，若在棉花表面添加葡萄糖分子，能提升棉花的功能性。事實上，利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)開發(fā)“BT棉”的先驅(qū)，將一種稱為蘇云金芽孢桿菌的基因植入棉花中，能有效對付棉鈴蟲，使棉花產(chǎn)量節(jié)節(jié)攀升。

功能織物的可穿戴性

可穿戴織物近來已成為紡織業(yè)的熱詞，這顯示該領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)步，但糟糕的透氣性和舒適性以及較高的價格都降低了消費者的接受度。從研究層面看，投資基金會和研究人員對此領(lǐng)域頗有興趣也有投資傾向。美國康奈爾大學(xué)范金圖教授實驗室（Professor Jintu Fan’s laboratory）與金閔季（Minji Kim）教授就是其中之一，他們探討了如何將聚偏氟乙烯(PVDF)等壓電聚合物制成的納米纖維墊子和壓電陶瓷相結(jié)合，研發(fā)出一種舒適的、壓電效果更好的材料。也有研究人員借鑒物理學(xué)中電子束氣相沉積等方法研發(fā)柔性可穿戴織物。美國佐治亞大學(xué)蘇拉·沙瑪（Suraj Sharma）教授研發(fā)出一種由鍍銀的聚偏氟乙烯和壓電納米纖維制成的紡織物，可用于收集能量。哈佛大學(xué)正進(jìn)行一個有趣的項目，該項目利用軟機(jī)器人來提高人類的各種性能。北卡州立大學(xué)哈?！ど彻餇枺℉asan Shahariar）教授曾發(fā)表一篇演講，主題是如何解決可穿戴電子紡織品靈活性的問題，在演講中他強(qiáng)調(diào)了導(dǎo)電介質(zhì)墨的優(yōu)點。

紡織材料的創(chuàng)新功能

從可穿戴紡織品的最新報告中業(yè)界可得出這樣的結(jié)論，越來越多的相關(guān)項目正在進(jìn)行，旨在保留織物原有功能的同時要解決舒適性的問題。醫(yī)用紡織品的生物殺滅功能和微生物抗藥性的研究也為研究人員提供了一片探索的沃土。雖然鹵胺化學(xué)已取得商業(yè)成功，但加州大學(xué)戴維斯分校專家對將這種化學(xué)物質(zhì)用于熔融可紡纖維的研究進(jìn)行了持續(xù)、詳細(xì)的探索，其成果也見諸報端。美國農(nóng)業(yè)部(USDA) 新奧爾良實驗室文森特?愛德華茲(Vincent Edwards)一直致力于如何操控親水性纖維和其他纖維與灰棉的混紡，從而提高灰棉的性能。美國農(nóng)業(yè)部一直在探索棉花的多種應(yīng)用，如止血敷料等等。紡織材料與電子、涂料、金屬和無機(jī)物等材料的結(jié)合使用增強(qiáng)了自身功能的多樣性。然而，紡織品最核心的功能是舒適性，一旦缺失，那么商業(yè)成功以及消費者認(rèn)可也都無從說起。在推動功能穿戴發(fā)展的同時，技術(shù)紡織還任重道遠(yuǎn)，而首選問題仍是舒適性。