新型面料在運動服設(shè)計中的應(yīng)用綜述

張玉秀

（江蘇理工學(xué)院體育部，江蘇常州 213001）

體育運動具有調(diào)節(jié)人體緊張情緒，改善生理、心理狀態(tài)，恢復(fù)體力、精力的作用，生活理念的轉(zhuǎn)變使人們更注重體育運動，同時人們對于運動服高功能性的需求也在不斷增強(qiáng)。運動服飾的舒適性、多功能性、防護(hù)性、保健性、環(huán)保性和減少能量消耗等實踐問題也得以能動性地推動。

1 保健面料在運動服設(shè)計中的應(yīng)用研究

人體表面受到遠(yuǎn)紅外輻射后，細(xì)胞效應(yīng)使體溫升高，可調(diào)節(jié)和改善機(jī)體功能，對人體不產(chǎn)生任何毒副作用。遠(yuǎn)紅外紡織品可以吸收紅外輻射后作用于人體，促進(jìn)血液循環(huán)，改善微循環(huán)，可以使心血管系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)從適應(yīng)劇烈運動的狀態(tài)逐漸過渡到安靜狀態(tài)，具有活化細(xì)胞組織、增強(qiáng)人體免疫力、抗菌消炎、消腫止痛、減輕肌肉張力等保健功效。

近年來，有不少專家學(xué)者對遠(yuǎn)紅外紡織品的保溫、抑菌、防臭和保健等功效進(jìn)行了探究和臨床試驗。李萱等[1]對騎行褲的遠(yuǎn)紅外紗線含量及其組織結(jié)構(gòu)的研究發(fā)現(xiàn)：遠(yuǎn)紅外面料騎行褲可以改善血液循環(huán)，促進(jìn)代謝產(chǎn)物如肌肉中乳酸的消除，減輕肌肉酸痛和僵硬。遠(yuǎn)紅外紗線含量與抗肌肉疲勞有顯著相關(guān)性，紗線含量越高抗疲勞效果越好。結(jié)果表明，遠(yuǎn)紅外面料騎行褲對肌肉疲勞恢復(fù)有顯著作用。鄧亞敏[2]對咖啡炭纖維無縫針織物的研究表明：咖啡炭纖維是咖啡渣高溫煅燒微粉化后，加入滌綸纖維中制得的功能性纖維；織物的透氣性、導(dǎo)濕性隨著咖啡炭含量的增加先增大后減??；織物的拉伸彈性回復(fù)率與咖啡炭含量顯著相關(guān)，隨著咖啡炭含量的增加而減小；咖啡炭/錦綸纖維表面的納米微孔結(jié)構(gòu)對織物的蓄熱保溫具有促進(jìn)作用，咖啡炭纖維在光照射下的升溫幅度比普通PET纖維高，咖啡炭含量越高保溫性越好；咖啡炭的多孔吸附效果讓體表水分得到有效控制，可以抑制細(xì)菌滋生，最大限度地消除產(chǎn)生異味的微生物；釋放負(fù)離子中和氧自由基，使細(xì)胞的氧化減緩；發(fā)射遠(yuǎn)紅外性能可以使人體的皮膚溫度升高0.5～1.0℃，遠(yuǎn)紅外放射率約為0.87（國家標(biāo)準(zhǔn)為0.80）。與普通錦綸運動服相比，咖啡炭功能運動服對人體參與運動的大肌肉群疲勞可產(chǎn)生一定程度的延遲作用，能減少乳酸生成，減少熱量產(chǎn)生，延長運動時間，提高運動成績，加快運動恢復(fù)，即具有緩解運動疲勞和優(yōu)化運動表現(xiàn)的功效[3]。Vatansever等[4]和Dyer等[5]研究發(fā)現(xiàn)：遠(yuǎn)紅外服裝能夠輻射波長為2.5～30.0 μm的遠(yuǎn)紅外線。介于4～14 μm的遠(yuǎn)紅外線被稱為“生命之光”，與人體輻射相匹配，能產(chǎn)生溫?zé)嵝?yīng)，促進(jìn)人體的新陳代謝；容易被人體細(xì)胞吸收，與體內(nèi)水分子產(chǎn)生共振，使毛細(xì)血管擴(kuò)張，具有促進(jìn)血液循環(huán)、提高人體溫度、增強(qiáng)細(xì)胞再生等能力，達(dá)到最佳的機(jī)體調(diào)節(jié)，進(jìn)而在抗疲勞和消除疲勞方面具有較大的作用。馮雨思等[6]研究發(fā)現(xiàn)：負(fù)離子多功能面料制成的服裝有增強(qiáng)免疫力、恢復(fù)體力、消除焦慮、提高睡眠質(zhì)量的功能；磁性面料的磁場可以促進(jìn)全身血液流動，提高皮膚溫度，降低血液黏度，提高供氧量，對風(fēng)濕病和高血壓有一定的輔助療效。

綜上所述，遠(yuǎn)紅外線面料的研究已經(jīng)受到國內(nèi)外科研人員的重視，取得了一定的成果?，F(xiàn)有的研究已經(jīng)對遠(yuǎn)紅外纖維及其紡織品的性能有了初步的了解，遠(yuǎn)紅外紡織品具有優(yōu)異的保溫性，可改善微循環(huán)，消除肌肉疲勞?？Х忍坷w維具有抑菌除臭、發(fā)散負(fù)離子、抗紫外線等特性，而且織物中咖啡炭含量越高，織物的抑菌性能、產(chǎn)生負(fù)離子、促進(jìn)血液流動的效果越好。但是，研究工作者還需追蹤這類服裝對人體消化、呼吸、循環(huán)、內(nèi)分泌、神經(jīng)、泌尿以及生殖系統(tǒng)的影響，在追求功能和高科技的同時重視健康。研究人員需要制定出可鑒易測的保健運動服評價方法和指標(biāo)，對這類服裝的功能性和安全性進(jìn)行客觀、準(zhǔn)確的評價。

2 智能控溫在運動服設(shè)計中的應(yīng)用研究

智能可調(diào)溫運動服裝在不同環(huán)境下，通過智能吸收并儲存熱能或者快速釋放熱能，調(diào)節(jié)服裝微環(huán)境的溫度，維持運動員體表溫度的相對恒定，提高服裝舒適性和運動員的運動表現(xiàn)。李爽等[7]和陸明艷等[8]研究發(fā)現(xiàn)：Breath Thermo是一種新型的科技與人類感性相結(jié)合的能量轉(zhuǎn)換材料，在炎熱的環(huán)境中，通過回收的汗水提供降溫作用，保持人體與外部環(huán)境的熱濕平衡；在嚴(yán)寒的環(huán)境中，將人體散發(fā)的水分轉(zhuǎn)化成熱量，減少身體的能量損耗，保證運動服裝干爽的前提下，提供可抵御寒冷的熱量，實現(xiàn)雙向調(diào)節(jié)，確保運動更加舒適、安全；還可以抑制細(xì)菌繁殖，達(dá)到消臭除菌的效果。

電加熱運動服裝是將輔助加熱設(shè)備置入運動服裝中，利用電源驅(qū)動將電能轉(zhuǎn)化成熱能的一類運動服裝。電加熱運動服裝可為速度滑冰、短道速滑、花樣滑冰、跳臺滑雪、自由式滑雪、單板滑雪、高山滑雪、越野滑雪、冰球、雪橇、冰壺等低溫極寒環(huán)境中的運動員、教練和裁判員等提供熱量，起到保暖和提高運動表現(xiàn)的效果。李萍等[9]、徐進(jìn)進(jìn)等[10]和Dong等[11]研究了可穿戴技術(shù)和加熱織物的發(fā)展，電加熱服裝在結(jié)構(gòu)造型方面，以基本款為主，服裝的加熱裝置包括電池、啟動開關(guān)、控制器和多個加熱片，電池一般安裝在服裝本體中的特定位置；電源一般選取12 V以下的低壓直流便攜式可充電電源；加熱元件選擇柔軟、可加工、電阻穩(wěn)定，被譽(yù)為“黑色黃金”的碳纖維發(fā)熱片；在調(diào)溫控制方面，大多數(shù)電加熱服裝的“積極的舒適調(diào)節(jié)”功能是通過電池供電對服裝本體的多個區(qū)域進(jìn)行加熱實現(xiàn)的，可手動調(diào)溫，通過觸壓軟式開關(guān)殼體啟動電池及旋鈕設(shè)定電壓來獲得所需功率；智能控溫的電加熱服裝中加入了傳感器和溫控裝置。不同性能的可調(diào)溫纖維還包括Thermo-regu?lated纖維、牛奶蛋白調(diào)溫纖維、Lyocell纖維、Outlast聚丙烯腈纖維等。

綜上所述，隨著導(dǎo)電縫紉線各方面性能的優(yōu)化，智能調(diào)溫服裝的集成化和可穿性有顯著的提高。目前的智能控溫服裝存在一定的優(yōu)缺點，結(jié)構(gòu)簡單的電加熱織物雖然柔軟舒適，但涂覆法制備的導(dǎo)電可加熱織物性能不穩(wěn)定，導(dǎo)電紗線在織成織物時易受損。電加熱服裝多使用碳纖維絲發(fā)熱片，其形狀、大小、發(fā)熱功率、放置部位都可以進(jìn)行個性化設(shè)計，但欠缺輕薄性、延展性和舒適性，影響運動員做翻騰、旋轉(zhuǎn)、伸展等動作。建議進(jìn)一步從生物學(xué)、力學(xué)、解剖學(xué)、人體工程學(xué)、醫(yī)學(xué)角度探究智能調(diào)溫服裝對人體關(guān)節(jié)、肌肉、血液微循環(huán)、體表神經(jīng)系統(tǒng)、排汗系統(tǒng)等的影響。未來，加熱服裝的實際研制可根據(jù)運動項目的特點和不同項目運動員的需求改善纖維結(jié)構(gòu)、整合不同性能的纖維，使纖維的調(diào)溫性能更加顯著，調(diào)溫效果持續(xù)提高，協(xié)調(diào)電加熱織物防水防汗和導(dǎo)熱透濕的矛盾，使穿著更舒適，洗滌更方便，用電更安全。研究人員需要制定出可鑒易測的評價方法和標(biāo)準(zhǔn)體系，能對調(diào)溫服裝的調(diào)溫性能和安全性能進(jìn)行客觀準(zhǔn)確的評價和測評。

3 仿生元素在運動服設(shè)計中的應(yīng)用研究

人類的發(fā)明創(chuàng)造與世間萬物有著密切的聯(lián)系，與自然密不可分。服裝設(shè)計作為一門藝術(shù)，其設(shè)計靈感來源于生活的方方面面。仿生元素對服裝設(shè)計有重要的啟迪作用，宇宙萬物的千姿百態(tài)、精巧奇妙的輪廓造型、迷人的色彩、豐富的肌理等自然特征和形態(tài)是服裝仿生設(shè)計的靈感源泉[12]。運動服裝面料的仿生設(shè)計主要通過意象仿生、用途仿生以及形態(tài)仿生等方式來進(jìn)行設(shè)計，在保障服裝面料美觀的基礎(chǔ)上豐富服裝面料的功能，滿足人們對服裝面料的視覺、觸覺感受，有效地提高運動員的運動體驗和運動成績[13]。

長跑或者力量訓(xùn)練時穿著的壓縮衣，籃球運動或排球運動時穿著的臂套，這些健身壓縮裝備最大的效用就是通過對身體特定部位施加壓力促進(jìn)血液流動[14]，加速血管內(nèi)氧及養(yǎng)分流通，輔助靜脈血液回流，緩解靜脈曲張，有助于運動員加速排出乳酸和其他代謝廢物，使肌肉快速恢復(fù)；優(yōu)化了肌肉和大腦神經(jīng)的信息交流，增強(qiáng)肌肉的反應(yīng)，使肌肉更好地收縮協(xié)調(diào)，增強(qiáng)運動員的本體感受能力，從而提高運動能力和關(guān)節(jié)的靈活度，使運動更精確、高效，提升運動員的表現(xiàn)；對肌肉群形成包裹和支撐作用，使肌肉周圍的神經(jīng)細(xì)胞始終保持在一個恒定的狀態(tài)，有助于運動員感知身體位置和位移，減少運動中肌肉的顫抖，防止肌肉微撕裂，減少損傷和疼痛，降低受傷的風(fēng)險[15-16]。

仿生元素在服裝設(shè)計中的應(yīng)用反映人類內(nèi)在向往自然的潛意識。研究發(fā)現(xiàn)，服裝設(shè)計工作人員在面料中添加熒光物質(zhì)設(shè)計出反光的服裝，使夜跑者在黑暗的環(huán)境下能夠被發(fā)現(xiàn)，從而提高夜間運動的安全性。刁均艷[17]通過觀察珊瑚的形態(tài)設(shè)計出四道溝聚酯纖維，并通過服裝設(shè)計工藝來設(shè)計高導(dǎo)濕快干纖維，特點是吸濕量大且放濕速度快，能迅速把蒸汽和汗液向外釋放，而且具有優(yōu)良的保暖防寒作用，提高了服裝面料的透氣性和功能性。人們冬天所穿的保暖內(nèi)衣面料仿生北極熊的皮毛結(jié)構(gòu)。北極熊的皮毛結(jié)構(gòu)是中空的管狀結(jié)構(gòu)，面料設(shè)計者使用人工合成碳管纖維設(shè)計出一種具有彈性的輕質(zhì)材料，這種結(jié)構(gòu)能夠吸收紫外線帶來的熱量，并有效地減少熱量逃逸[18]。X-BIONIC是瑞士運動用品第一品牌，研發(fā)出了革命性的Fennec恒溫運動服裝材質(zhì)，通過模仿大耳小銀狐的表皮，不僅能夠反射外界的熱輻射，還可以阻斷人體自身的熱輻射，類似雙向調(diào)節(jié)的空調(diào)，不僅能夠抵御炎熱的環(huán)境，還能儲存人體熱量。X-BIONIC還研發(fā)出另一款模仿兩棲動物薄膜的運動服裝，能夠3 s吸汗，6 s擴(kuò)散，8 s將汗水排出體外。

綜上所述，仿生元素在運動服裝面料設(shè)計中的應(yīng)用能夠有效地對服裝進(jìn)行創(chuàng)新，拓展服裝設(shè)計的思路，有利于豐富服裝面料設(shè)計方法和個性化表現(xiàn)形式。在運動服裝面料的設(shè)計過程中，面料的仿生設(shè)計通過面料的圖案仿生模擬、肌理仿生模擬、人造纖維的設(shè)計開發(fā)3個方式進(jìn)行。今后的研究需要深入探索仿生元素組合設(shè)計，將服裝面料與生態(tài)環(huán)境進(jìn)行有效結(jié)合，提高運動服裝面料設(shè)計的實用性、美觀性、功能性。設(shè)計研究者需要深入認(rèn)識和發(fā)掘自然之美，并用藝術(shù)設(shè)計的巧思結(jié)合各個運動項目的技術(shù)特點。

4 展望

遠(yuǎn)紅外面料的研究已經(jīng)受到國內(nèi)外科研人員的重視，取得了一定的成果。遠(yuǎn)紅外紡織品具有優(yōu)異的保溫、改善微循環(huán)、消除肌肉疲勞等性能。智能調(diào)溫服裝的集成化和可穿性有顯著的提高。仿生設(shè)計能夠拓展服裝設(shè)計的思路，有利于豐富服裝面料設(shè)計的方法和個性化表現(xiàn)形式。今后的研究方向：將服裝面料與生態(tài)環(huán)境進(jìn)行有效結(jié)合；追蹤這類運動服裝對人體消化、呼吸、循環(huán)、內(nèi)分泌、神經(jīng)、泌尿以及生殖系統(tǒng)的影響，在追求功能和高科技的同時重視健康；制定可鑒易測的運動服評價方法和指標(biāo)體系。