智能紡織品及服裝的發(fā)展研究

高撿平

（深圳市一上市服飾有限公司，廣東 深圳 518110）

0 引言

智能織物是一種利用智能材料、先進(jìn)材料科學(xué)、生命科學(xué)、電子技術(shù)和納米技術(shù)等多種高科技結(jié)合的新型織物，促進(jìn)了智能紡織品制造技術(shù)的發(fā)展。近年來，隨著智能材料、智能纖維、智能織物和智能服裝的不斷創(chuàng)新，時(shí)尚產(chǎn)品發(fā)展迅速，受到越來越多的關(guān)注。智能織物通常是指可以感知并響應(yīng)各種環(huán)境變化和刺激的織物。智能織物比常規(guī)的機(jī)織織物和針織織物具有更多功能。

根據(jù)智能結(jié)構(gòu)對(duì)外部變化的反應(yīng)程度，智能結(jié)構(gòu)可分為無源智能結(jié)構(gòu)、有源智能結(jié)構(gòu)和高級(jí)智能結(jié)構(gòu)。其中，被動(dòng)智能組織只能感知外部環(huán)境的變化或刺激；活躍的智能組織不僅可以感知變化或外部刺激，而且可以做出反應(yīng)；先進(jìn)的智能面料不僅可以感知和反應(yīng)，還可以自我調(diào)節(jié)。智能服裝是指模仿生命系統(tǒng)的服裝，該系統(tǒng)可以感知外部環(huán)境或內(nèi)部狀態(tài)的變化，并可以通過反饋機(jī)制對(duì)變化做出響應(yīng)[1]。

1 智能紡織品的分類和功能

最先進(jìn)的智能面料包括溫度控制面料、形狀記憶面料、變色智能面料、防水防潮面料和基于Internet 數(shù)據(jù)的面料[2]。

1.1 可適應(yīng)溫度控制的紡織產(chǎn)品

紡織品智能溫度控制響應(yīng)于外界溫度對(duì)紡織品、保溫材料、紡織品和紡織品隔熱的冷卻溫度控制的刺激，已得到了迅速發(fā)展。近年來，主要研究方向是使用隔熱材料。它吸收外部能源的能量，并向人體輻射熱量，以實(shí)現(xiàn)熱處理和來自日光和紅外纖維隔熱罩的熱處理。美國(guó)杜邦公司有4 種Coolmax 產(chǎn)品，其根部纖維和纖維之間的空隙最大，可確保水分和表面熱量迅速傳遞到所開發(fā)的ACEC 織物纖維的外層。

1.2 形狀記憶紡織品

紡織品形狀記憶通過編織和整理來呈現(xiàn)具有形狀記憶功能的材料作為紡織品，賦予紡織品形狀記憶的外觀。根據(jù)形狀記憶纖維的工作原理，能夠在初始成型過程中識(shí)別出初始形狀，可以固定形狀，然后可以再次變形。當(dāng)狀態(tài)更改時(shí)，可以糾正此轉(zhuǎn)換。外部對(duì)它的影響如溫度、機(jī)械力和光學(xué)力等，當(dāng)變換的光纖再次接收外部能量時(shí)，可以返回到原始狀態(tài)。

紡織品形狀記憶由合金、變形記憶聚合物、形狀記憶和水凝膠形狀記憶[3]（包括單位合金）組成。形狀記憶聚合物紡織品包括棉花形狀記憶裝飾品、絲綢形狀記憶裝飾品和羊毛形狀記憶裝飾品等。耐化學(xué)性形狀記憶紡織品主要體現(xiàn)出其不需熨燙、隔熱、透氣以及其他功能。大多數(shù)形狀記憶紡織品都集中于生產(chǎn)各種具有形狀效應(yīng)記憶的花式紗線和織物。

1.3 紡織品的變色

變色紡織品是指可以隨著外部環(huán)境變化而顯示不同顏色的紡織品，外部環(huán)境如光、溫度和壓力等，這些變色紡織品包括對(duì)溫度敏感的紡織品、對(duì)濕氣高度敏感的變色織物、具有結(jié)構(gòu)變色的織物和對(duì)亮光敏感的織物。

光敏織物會(huì)在不同光線下改變顏色，而溫度敏感織物會(huì)在不同溫度下改變顏色。紡織材料會(huì)在陽光下褪色，使用的是對(duì)溫度敏感的材料。在日本和美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，光致變色纖維的研究取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，例如由美國(guó)Geogia 理工學(xué)院的Matsui Color Chemical Industry Co.Ltd.生產(chǎn)的光致變色纖維，混合顏色以更改纖維顏色，或更改纖維涂層以自動(dòng)控制纖維顏色?？的腋裰萘⒋髮W(xué)的選星技術(shù)能夠通過電荷改變顏色，并且該材料有望應(yīng)用于服裝以顯示電視屏幕。此使用渠道還廣泛用于計(jì)費(fèi)、證書和商標(biāo)中作為防偽媒介。

1.4 防水防潮紡織品

防水防潮面料，又稱防水透氣面料，是一種防水、防潮、防風(fēng)和保暖的面料。

耐水性和耐濕性使織物在壓力下不可滲透，人體釋放的汗水則能夠以蒸汽的形式通過織物釋放到外面。防水織物根據(jù)加工方法的不同，分為高密機(jī)織物和涂層性質(zhì)的織物。在改變織物結(jié)構(gòu)后，高密織造織物既防水又透氣。濕汽干燥后，汗液會(huì)通過紗線和纖維之間的空間散布開來。通常涂層織物中，高分子化合物不會(huì)滲透到織物內(nèi)部，因?yàn)樵诒砻嫔闲纬闪朔雷o(hù)膜，這類織物具有特定的功能，智能透氣性要求在各個(gè)環(huán)境中使用不同的透氣性面料。

2 紡織技術(shù)發(fā)展方向

智能紡織品將柔性微電子組件與紡織品連接上傳感器、柔性紡織品開關(guān)、電子電路板以及導(dǎo)電線。在微電子和紡織部件的組合中，通常使用3 種方法：模塊化技術(shù)，嵌入式技術(shù)和基于纖維的技術(shù)。

2.1 可組合模塊技術(shù)

可組合模塊技術(shù)是指電子部件作為紡織品模塊組合到紡織品中，例如Levi’s 和Philips ICD 樣式的外套，就是具有集成的鍵盤和通信設(shè)備、MP3 控件、GPS和其他功能模塊衣服。如今，一些商業(yè)天才也使用這種集成模式，通過將各種傳感器集成到服裝中，他們可以監(jiān)控人體溫度、速度、心律、位置以及其他信息。

2.2 集成電子件連接織物

集成電子件連接織物指通過導(dǎo)電紗線和柔性傳感器連接到織物的電路板，例如，Levi’s 在歐洲正在試驗(yàn)和推廣智能夾克。人站立時(shí)可提供行走的步數(shù)、速度、距離和腳的重量分布。步行和跑步時(shí)可以上傳或?qū)氲街悄苁謾C(jī)進(jìn)行分析。由西班牙公司設(shè)計(jì)的智能T 恤，可以監(jiān)測(cè)體溫和心律。智能胸罩由美國(guó)某公司開發(fā)，可以通過連續(xù)分析乳房面溫度的變化來檢測(cè)乳腺腫瘤。

2.3 傳感器和組件

例如柔性壓敏材料，智能納米電子織物和在正常條件下表現(xiàn)出彈性壓力的彈性織物，如果擠壓或彎曲它，電阻會(huì)減小直至導(dǎo)電。紡織品柔性LED 屏是采用特殊的編織技術(shù)和光纖技術(shù)制成的，因此，可以將柔性LED 屏加到衣服上，再連接到安裝的電子設(shè)備，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與電子設(shè)備之間的通信[4]。

3 智能服裝的發(fā)展

近來，Google Glass 推出了諸如自動(dòng)化眼鏡、口罩和計(jì)步器之類的人用佩戴設(shè)備，迅速受到公眾的關(guān)注。顯然，將各種可穿戴設(shè)備無縫地集成到服裝中，可以給人提供更自然和互動(dòng)的體驗(yàn)，它們有許多有用的功能，但是仍然存在一個(gè)問題，即體積大并且難以攜帶。研究人員預(yù)測(cè)，自動(dòng)穿戴將成為下一代可穿戴設(shè)備，并且適應(yīng)性自動(dòng)化穿戴的普及程度有望在不久的將來得到增長(zhǎng)。改善衣服的功能性和舒適性，就意味著改善了人們的穿著質(zhì)量。隨著適應(yīng)性自動(dòng)化紡織技術(shù)的不斷發(fā)展，它在服裝行業(yè)的時(shí)尚中起著重要作用，越來越多的適應(yīng)性自動(dòng)化服裝設(shè)計(jì)和制造使人們的生活更方便。

4 結(jié)語

近年來，研究人員和貿(mào)易公司進(jìn)行了大量科學(xué)研究，以制造自動(dòng)化服裝有關(guān)的智能產(chǎn)品。對(duì)新材料的持續(xù)研究，讓服裝繼續(xù)朝著智能化、舒適和高效的方向發(fā)展。在設(shè)計(jì)方面，主要著眼于功能性服裝的多功能性、數(shù)字時(shí)代的聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理便利性以及各種數(shù)字資源的優(yōu)化。在未來，由于高度發(fā)展與智能創(chuàng)造力的科學(xué)技術(shù)植根于人們的思想，服裝與人之間能夠更好融合，提高了民眾的生活質(zhì)量。