淺談pH敏刺激響應(yīng)智能紡織面料在兒童玩具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

楊雪晴 史夢(mèng)琦 尚修萱

摘 要：隨著科技的快速發(fā)展，人們開始關(guān)注紡織面料的智能、環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展。在技術(shù)信息時(shí)代中，家長對(duì)于兒童玩具的要求也在不斷更新，使用新型材料制作而成的玩具，成為了當(dāng)前熱門的話題。文章通過技術(shù)講解和優(yōu)勢(shì)舉例，對(duì)pH敏刺激響應(yīng)智能紡織面料在兒童玩具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用作出探討。

關(guān)鍵詞：智能紡織面料;pH敏感;兒童玩具;設(shè)計(jì)

pH敏刺激響應(yīng)智能紡織面料的概述及現(xiàn)狀

學(xué)術(shù)界最早對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的關(guān)注可追溯到2012年英國《染色技術(shù)》，文中表明新型酸致變色染料的研發(fā)是當(dāng)前染色工作者正在積極探索的一個(gè)課題，并提到紡織品pH值傳感器是一項(xiàng)有發(fā)展?jié)摿Φ男滦筒牧稀?012以來相關(guān)pH值致變色紡織品的研究與發(fā)展引起了學(xué)術(shù)界廣泛的研究興趣，并已證明通過傳統(tǒng)的染色技術(shù)使用pH指示劑染料染色棉織物來設(shè)計(jì)一種pH感應(yīng)器是可行的。

2016年8月31日浙江科藝紡織有限公司的沈建明、蘧孝玲申請(qǐng)了相關(guān)發(fā)明專利，發(fā)明名稱為：一種pH敏感變色面料，公布日為2017年3月22日。該發(fā)明中采用大然的植物中的色素作為畫料中的pH指示劑，對(duì)其變色原理做出如下解釋：pH敏感變色面料是指隨pH值變化顏色發(fā)生可逆變化的功能面料，其變色原理是涂料中存在pH指示劑，在中性條件下，pH指示劑不顯色，顯示基布底色;在酸性或堿性條件下，pH指示劑顏色發(fā)生變化，從而影響布料顏色的變化。再通過將涂料與漿料混合印在面料上，可制成在酸性、中性和堿性條件具有不同顏色的布料，pH 敏感變色面料不僅能夠在不同酸堿度下呈現(xiàn)出變換的顏色及圖案效果，而且還能幫助人們及時(shí)感知環(huán)境的變化，使人們?cè)诿鎸?duì)環(huán)境變化時(shí)，做出及時(shí)的調(diào)整。[1]對(duì)相關(guān)具體實(shí)施方式、實(shí)驗(yàn)方法也做出了初步的研究方向的說明。

在2017年的紡織學(xué)報(bào)中《姜黃染色織物的pH值敏感變色性能》一文中具體對(duì)pH值對(duì)姜黃染色織物顏色變化的影響做出了實(shí)驗(yàn)展示并說明了相關(guān)原理：植物染料姜黃的主要成分姜黃素分子在堿性條件下會(huì)電離成陰離子，引起顏色變化;提取液在酸性條件時(shí)呈黃色，堿性條件下，呈紅棕色。

pH敏刺激響應(yīng)智能紡織面料的應(yīng)用前景

隨著人們生活水平及審美趣味的提高，對(duì)玩具、服裝等各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)相關(guān)紡織產(chǎn)品的追求也逐步提升。消費(fèi)者的需求不僅聚焦于產(chǎn)品的顏色、質(zhì)地、款式等方面，也開始更多關(guān)注可持續(xù)性、環(huán)保價(jià)值、趣味性等相關(guān)參數(shù)。隨著科技的發(fā)展，越來越多新創(chuàng)意新想法得以實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)品必然將呈現(xiàn)越來越多樣化的發(fā)展趨勢(shì)。

據(jù)目前學(xué)術(shù)界相關(guān)研究成果可知：pH敏刺激響應(yīng)智能紡織面料多采用天然植物中的色素作為畫料中的pH指示劑，在安全性方面，具有親和力高、安全無毒、等特性;在生產(chǎn)成本方面，原料價(jià)格較低，來源相對(duì)廣泛，且變色面料制備工藝較適合工業(yè)化生產(chǎn)。pH敏刺激響應(yīng)智能紡織面料的豐富變化能夠提升相關(guān)產(chǎn)品的趣味性，從而提高人們的生活情趣。據(jù)已有的相關(guān)研究表明該技術(shù)可以用作傳感器、警示等用途，具有廣闊的應(yīng)用前景。目前該技術(shù)暫未投入大量生產(chǎn)使用中，尚處于開發(fā)狀態(tài)，技術(shù)更加成熟后，將在各個(gè)領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。

pH敏刺激響應(yīng)智能紡織面料在兒童玩具中的應(yīng)用

（一）利用技術(shù)特性充分融入玩法，讓孩子“玩中學(xué)”

玩玩具對(duì)學(xué)齡前兒童來說，既是不可或缺的活動(dòng)也是啟蒙教育的開始。讓孩子從玩中學(xué)習(xí)已成為了很多家長購買玩具的重要原因之一。然而現(xiàn)有的各種學(xué)習(xí)類玩具大多存在“為學(xué)而玩”的硬傷，娛樂性不夠，容易引起兒童的反感甚至起到反作用。因此，兒童學(xué)習(xí)類玩具首先要提高可玩性，才能讓兒童在潛移默化中接觸知識(shí)。

除產(chǎn)品本身之外，給兒童營造一個(gè)游戲氛圍也可以提高兒童對(duì)玩具的好感度。pH敏刺激響應(yīng)智能紡織面料就是一個(gè)很好的媒介，它自身的化學(xué)反應(yīng)和紡織品這兩項(xiàng)元素可以轉(zhuǎn)化為化學(xué)知識(shí)與布料設(shè)計(jì)知識(shí)?！邦伾勺儭边@一特點(diǎn)，又提供了能將其運(yùn)用在兒童繪畫玩具中的可能性。如果利用這些特性給兒童設(shè)計(jì)一個(gè)角色扮演的游戲模式，讓他們?cè)凇斑^家家”的氛圍中使用玩具就可以學(xué)習(xí)到相關(guān)知識(shí)。

（二）注重載體材料選用，讓孩子“安全玩”

在日益飽和的玩具市場中，除了功能之外，安全也是家長選擇時(shí)會(huì)考慮的重要因素。該面料對(duì)酸堿變化的反應(yīng)較為敏感，可以用生活中常見的醋及各種水果來配置溶液，部分此類面料還可水洗，這就能夠?qū)崿F(xiàn)布料的反復(fù)使用，使得兒童在家安全地進(jìn)行小范圍化學(xué)游戲有了進(jìn)一步的可能。

目前市面上常見的pH相關(guān)化學(xué)類兒童產(chǎn)品多依賴于試紙及特制溶液。這樣的產(chǎn)品搭配較為生硬且原料成分不明，一旦某樣材料用盡，便不再能發(fā)揮作用。但如果將一塊可反復(fù)使用的布料作為pH試紙、用生活中常見的食品制作溶液，就可以解決此類產(chǎn)品一次性的缺陷。另外，布料造型相對(duì)自由，兒童可以自己動(dòng)手制作小件服裝來學(xué)習(xí)相關(guān)的化學(xué)及服裝設(shè)計(jì)知識(shí)，不會(huì)枯燥無聊，安全系數(shù)也很高。

（三）開發(fā)可玩性與持續(xù)性，讓孩子“玩不膩”

由于學(xué)齡前兒童想象力豐富，新穎程度及可玩性、持續(xù)性就成為了衡量一款玩具是否受歡迎的重要標(biāo)準(zhǔn)。目前市場上的兒童玩具偏向于綁定式銷售，如換裝類芭比娃娃需同時(shí)購買配套的娃娃模型才能順利換裝。而pH敏刺激響應(yīng)智能紡織面料可以運(yùn)用在各種紡織品上，適合做“增量式”的產(chǎn)品，即無需購買固定模型就能自己動(dòng)手做小服裝，這就給兒童及家長提供了更多個(gè)性化選擇的空間。

以市面上在售的兒童涂鴉公仔舉例，它們只具備涂鴉和可清洗功能，無法向兒童普及知識(shí)，且玩具造型單一。但如果使用pH敏刺激響應(yīng)智能紡織面料，兒童就可以自己制作相應(yīng)的服裝套用在他們喜歡的玩偶上，既能鍛煉相應(yīng)的裁剪、縫紉能力，又能通過pH變色來讓兒童自己配置溶液在服裝上繪制圖案。在學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的同時(shí)，滿足兒童的設(shè)計(jì)欲望，才能讓他們玩不膩。

總結(jié)

就目前來看，pH刺激響應(yīng)智能紡織面料的應(yīng)用前景廣闊，使用在兒童玩具產(chǎn)品上也能較好地發(fā)揮其特性，在玩法和造型上加以設(shè)計(jì)就能夠給兒童和家長帶來較為新穎的體驗(yàn)。然而，將該技術(shù)實(shí)際應(yīng)用在兒童玩具上還需要一定的時(shí)間，如何讓布料穩(wěn)定顯色及如何大批量生產(chǎn)從而降低制作成本等問題仍待解決。此外，如果要用于制作兒童用品，還要進(jìn)一步加強(qiáng)涂層本身的安全性、不斷開發(fā)其他形式的產(chǎn)品線。希望通過技術(shù)的不斷改良，我們可以早日看到適合兒童使用的新型玩具。

參考文獻(xiàn)：

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