電子智能紡織品的發(fā)展現(xiàn)狀及應用展望

陸春曉

通標標準技術服務有限公司杭州分公司 浙江杭州 310052

進入21世紀以來，學科間知識不斷交叉融合，先進的科學技術在新型紡織材料中得到廣泛應用。當前，紡織品正朝著智能化、交互式、功能高度集成化的方向發(fā)展，使得紡織品具有了對溫度、熱量、電磁場、位置、運動、力、輻射、濕度、生物活性等量等測量和感應功能，渴望在航天服、惡劣環(huán)境下的工作服以及運動休閑服飾中起到信息傳遞、信號反饋、生命保護等特定功能，故在航空航天、生物醫(yī)學、休閑娛樂、體育運動、醫(yī)療保健等領域有著重要的應用前景和巨大的市場潛力。隨著新材料新技術的不斷問世，其紡織品必將會有很廣闊的應用前景。

1 智能紡織品的概念及分類

1988年日本高木俊宜教授最早將信息科學融于材料構性和功能中，提出智能材料（SmartMaterials）。智能材料是指根據(jù)外部環(huán)境的變化，自身感知并做出判斷，發(fā)出指令，執(zhí)行和完成相應的行為，并且集自檢測、自診斷、自監(jiān)控、自矯正、自適應及自修復為一體的功能材料。根據(jù)智能材料的特性可將智能材料分為被動智能材料、主動智能材料和高級智能材料[1]。被動智能材料對外界條件只能感知，如壓電材料、電流變體、磁流變體、光導纖維等；主動智能材料能夠感知外界的刺激，并對刺激做出相應的響應與環(huán)境相協(xié)調，如光熱致變材料、形狀記憶材料、相變材料等；高級智能材料既能感知外界環(huán)境刺激并作出相應，還能自動調節(jié)以適應外界環(huán)境的條件和刺激，如集機械、電子、紡織于一體的材料等。

2 具有潛力的新型智能紡織材料

（1）永遠不會變干的材料。由聚合物和水制成的材料，可導電且不會變干。應用領域：可以用于制作人造皮膚以及具有仿生功能的柔性機器人。

（2）讓皺紋消失的材料。將這種細膩而柔滑的聚合物涂在皮膚上，能夠瞬間拉緊皮膚、消除下垂，在不知不覺間讓皺紋消失。應用領域：在護膚品開發(fā)和皮膚病治療方面具有良好應用前景。

（3）人造蜘蛛絲。細菌被喂食糖、鹽和其他微量營養(yǎng)素以產(chǎn)生絲蛋白質，然后將這種蛋白質變成細粉末，制成纖維、復合材料等。應用領域：紡織材料、醫(yī)療和飛機船舶制造等領域。

（4）仿生塑料。該材料是從丟棄的蝦殼中提取的殼質和來源于蠶絲的絲素蛋白組成，復制了昆蟲表皮的強度、耐久性和多功能性。應用領域：可用于制造迅速降解的垃圾袋、包裝材料和尿布。作為一種特別堅固的生物相容性材料，它也可用于縫合承受高負荷的傷口，例如疝修補或作為組織再生的支架[2]。

（5）自修復（愈合）材料。自修復材料是一種可以感受外界環(huán)境的變化，集感知、驅動和信息處理于一體，通過模擬生物體損傷自修復的機理，在材料受損時能夠進行自我修復的智能材料。應用領域：軍用裝備、電子產(chǎn)品、汽車、飛機、建筑材料等領域。

（6）Karta-Pack（棉纖維）。100%的回收材料，來自廢棄的牛仔褲和T恤，兼具棉的質感和塑料的剛性。應用領域：高端包裝、家具設計等。

（7）柔性電池。該柔性電池由纖維紡制而成，彎曲性能好，可以在不影響其性能的情況下彎曲幾千次。應用領域：是未來智能服裝、電子紡織品、可穿戴設備以及可變形移動設備的完美選擇。

（8）生物質來源的可生物降解的紡織品。利用藻類、細菌、真菌、酵母等活體生物制造可生物降解的紡織品，創(chuàng)造環(huán)境友好材料，將服裝行業(yè)從浪費和污染中解脫出來。應用領域：服裝、紡織。

（9）高強生物材料。該材料由源自木材和植物體的纖維素納米纖維制成，最終結構的拉伸模量為86GPa，拉伸強度為1.57GPa，比蜘蛛絲強度高8倍，而且可生物降解。應用領域：用作塑料和其他不可降解物體的絕佳替代品。

（10）石墨烯氣凝膠。堅固有彈性且質輕，可以吸收高達自身重量900倍的油脂。石墨烯氣凝膠密度0.16mg/cm3，比氦氣輕，僅為氫氣密度的兩倍。應用領域：清理海洋石油泄漏，或作為一種非常有效的保溫材料。

（11）真菌泡沫。由植物秸稈、水稻和小麥殼等農(nóng)作物廢料與蘑菇的根部粘結在一起制成的菌絲體。應用領域：用作汽車保險杠、門、頂蓋、發(fā)動機艙、汽車行李箱襯層、儀表盤以及座位的石油基塑料泡沫替換物。其他潛在用途包括桌面、沖浪板和服裝。

3 未來智能紡織品的發(fā)展趨勢

在目前智能紡織品的開發(fā)過程中，堅持的理念是針對某些特定的功能要求，結合相應的功能或智能纖維，以及其他智能材料，以織造或整理的形式加工成或引入到紡織品中，從而開發(fā)出能夠滿足用戶需求的紡織品[3]。智能紡織品能夠實現(xiàn)的關鍵是多種技術的相互融合，隨著紡織科學技術的發(fā)展，智能紡織品的功能將會更加的完善，它的發(fā)展主要有以下幾個方向：

（1）多功能化：目前智能紡織品的技術還沒有實質性的突破，還不能實現(xiàn)一物多用的智能紡織品，而隨著科學的不斷進步，多功能的智能紡織品將會陸續(xù)的出現(xiàn)。

（2）易于穿著。智能紡織品的出現(xiàn)就是為人類生活的方便服務的，所以要便于穿戴，提高智能紡織品的舒適性，使其可以像普通織物一樣可以洗滌，整理。

（3）低成本化。智能紡織品的研究應當朝著低成本的方向發(fā)展，采用低成本的組合技術，從而適應不同層次的消費者。

（4）綠色環(huán)保。電子智能紡織品存在的一個最大的問題就是它會像其他電子產(chǎn)品一樣產(chǎn)生電磁波輻射，將來的智能紡織品應當盡量的避免這些電磁輻射，同時生產(chǎn)過程中要盡量的減少資源的浪費。

（5）美觀性。為與時尚接軌，智能紡織品還必須注重它的美觀性能，這樣可以更好的迎合廣大的消費者。

4 結語

智能功能纖維以及智能紡織品的研究開發(fā)工作已進入一個新的階段，更注重高性能、高附加值。智能紡織品必須朝著多功能、易穿著、低成本、環(huán)保型、美觀化的方向發(fā)展。預計到2020年，智能纖維和智能紡織品將成為世界紡織品市場的主流，而隨人們生活水平的提高和智能紡織品需求的增長，其發(fā)展的前景將會非常的廣闊。