智能可穿戴材料在皮革服裝設計中的應用

柴蕾

（武警工程大學 裝備管理與保障學院，陜西 西安710086）

引言

智能可穿戴服裝可以幫助人們感知自身在外界環(huán)境改變時所帶來的相應變化，它通過一系列的傳輸信號將采集的結果反饋到人們可視的范圍內(nèi)，從而依靠收集數(shù)據(jù)和信息做出相應的調(diào)整措施，是一種集合了數(shù)據(jù)采集、信息反饋和措施調(diào)節(jié)的多功能服裝。目前，多品種的智能可穿戴服裝已經(jīng)在運動健身、軍事裝備、醫(yī)療健康、危險防護、智慧生活等領域研發(fā)應用，體現(xiàn)了科技帶給人們的功能性與實用性。隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展及制衣工藝的不斷提高，皮革服裝的作用已不在于御寒保暖，其功能性及舒適性能更加重視，這就要求技術人員與設計師充分利用各種智能可穿戴材料、設備與皮革材料相結合，通過科技與時尚相結合，使皮革服裝向智能化發(fā)展，帶給人們智能的生活體驗。

1 智能可穿戴材料的概況

服裝是人類生活中不可缺少的一部分，智能可穿戴服裝在20世紀60年代初還是一種愿景，然而在今天已變?yōu)榱爽F(xiàn)實。最開始的智能可穿戴服裝是以一種遠程的健康監(jiān)測程序而呈現(xiàn)的，是一種將電子特征的裝置放置在紡織品中，這時的智能可穿戴服裝更像是一種電子產(chǎn)品，它完全靠穿戴者自身的體溫來帶動裝置。隨著智能穿戴設備成為人們數(shù)字化及個性化的象征，越來越多的多元化功能進入到服裝生產(chǎn)線，加工成為商品投入市場，使得消費者獲得更多更大的穿著體驗。智能可穿戴服裝不僅將時尚和服飾相結合，更重要的是它改變了服裝的定義。

1.1 智能可穿戴服裝的構成

智能可穿戴服裝由智能導電紗線、傳感器、連接裝置及蓄電池組成，它是將輕化紡織、信息傳感技術與人工智能技術進行了有機的融合。由于智能可穿戴服裝中所用的紗線，除具備紡織纖維自身的特點之外，還必須具有相應的導電性能。所以，在智能可穿戴材料的制造流程中往往會添加一些特殊的功能，比如，抗菌性能、導電性能、智能變色性能、溫控性能等。目前，導電材料方面使用最多的是銅、不銹鋼、銀、黃銅鎳及不同比例的合金金屬紗線，它們滿足了智能導電的要求[1]。隨著技術的發(fā)展，新型的聚合物導電復合材料不斷涌現(xiàn)，極大改善了智能導電紗線的開發(fā)方向，提高了聚合物導電復合材料的制備工藝和智能可穿戴材料的實用性，新型聚合物導電復合材料包括兩種金屬導電填料及碳系導電填料，比如液態(tài)金屬、碳纖維、石墨烯及碳納米管等。除了智能導線紗線外，為了得到人體在外界環(huán)境改變時的身體反應，在整個智能可穿戴服裝體系中，還需要借助傳感器、連接裝置及蓄電池的功能，將傳感技術與信息信號進行傳導。

1.2 智能可穿戴服裝的設計原則

1.2.1 舒適性原則

智能可穿戴服裝材料在各類服裝應用中最基本的設計原則就是舒適度，不能因其智能性而忽略了服裝本身與人體之間的關系，這與智能可穿戴服裝的設計初衷是背道而馳的，要達到“人-智能服裝-環(huán)境”之間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，放置的電子材料、設備要與人體的舒適度相協(xié)調(diào)，不能采用過重有墜感或?qū)θ梭w造成損傷的材料。在人體-傳導系統(tǒng)-智能服裝間要進行合理的設計及多次的穿戴試驗，最終形成一種舒適而和諧的整體關系。

1.2.2 易于維護原則

智能可穿戴服裝功能的體現(xiàn)與整個系統(tǒng)中的每一個電子元件都密不可分，雖然服裝面料占據(jù)了主體地位，但它的功能性則是依靠這些電子元件來進行反饋的。由于穿脫、外界環(huán)境及長時間使用等外部因素的影響，智能服裝內(nèi)部的智能可穿戴材料及電子元件將會造成或多或少的損耗，帶動系統(tǒng)裝置的蓄電設備可能需要進行電量補給或更換[2]。因此，需要提升智能可穿戴服裝中電子元件的使用壽命及續(xù)航時間，同時實現(xiàn)智能導電紗線、傳感器、連接裝置及蓄電池的快速更換與換代升級，以滿足日益發(fā)展的使用需求。

2 皮革服裝設計的要素

皮革服裝體現(xiàn)了我國服飾文化的絢爛多彩，具有柔軟、挺彈、防寒、透氣、免洗免燙的服用性能，在秋冬季節(jié)的服裝中被廣泛運用，并受到了消費者的青睞追捧。尤其是由于新科技的更新?lián)Q代，以新穎的造型、新型的工藝制作方法，徹底改變了以往的單調(diào)陳舊的皮革服裝設計，形成了具有時代感、富含流行色的時裝?，F(xiàn)代皮革服裝與一般紡織服裝在設計中的區(qū)別，是要考慮到皮革的選料、紋路的走向、拼接的方式、縫制的方法等成衣加工技術環(huán)節(jié)，而皮革材料除了整張皮剪裁縫制成衣之外，還可用于局部細節(jié)的加工裝飾。

2.1 服裝款式

因為人體是一個凹凸有致的立體，為了適應人體的變化，在皮革服裝設計中，要利用各種結構線、分割線如“育克”“腰省”“刀背縫”等，在充分考慮到皮料紋路走向通過裁剪的前片、后片、袖片等經(jīng)一系列工藝達到與人體服帖適體并能夠修飾其體型缺陷的服裝。服裝造型離不開人的體型，如“X”型注重上寬收腰，“H”型則上下基本一致，“Y”型的特點是下部貼身，上部寬肩，不同的造型可以呈現(xiàn)不同的視覺效果，傳統(tǒng)的皮革服裝設計往往使用平面裁剪，如今，隨著制作工藝的開拓創(chuàng)新，在設計觀念上將空間感、幾何美學、面料再造、現(xiàn)代藝術等滲透到皮革服裝的設計中，再加入計算機的輔助裁剪、鏤空、3D打印技術、皮革面料多元再造工藝，為皮革服裝優(yōu)化設計提供了極大的發(fā)展空間。

2.2 服裝面料

皮革服裝的材料是指動物毛皮經(jīng)過去毛、去脂等一系列的化學處理之后進行化學制備形成的革，皮革材料這種柔軟性彈性好的面料更加能夠體現(xiàn)人體優(yōu)美的曲線，凸顯服裝設計造型的精準度，皮革材料主要包括天然皮革與人造皮革兩種，例如綿羊服裝革、黃牛皮革、蛇皮革等都是天然皮革，它們又可以根據(jù)不同的加工方法制成絨面革和光面革以凸顯服裝設計師的設計風格。而以化纖、針織或無紡布為布基底布，其上涂敷聚氨基樹脂、聚氯乙烯等復合材料加工制成的人造皮革，因其形狀規(guī)則、薄厚均勻、價格低廉、防水性好等優(yōu)點備受服裝領域的歡迎，尤其隨著技術的發(fā)展，可以對人造皮革進行仿真皮肌理的處理，有時甚至可以達到以假亂真的效果。當皮革面料通過處理具備了一系列的功能后，智能服裝所需設計的內(nèi)部電子系統(tǒng)就可以實現(xiàn)簡化，從而減少電子元件可能對人體內(nèi)部造成的潛在危害。

3 智能可穿戴材料在皮革服裝設計中的發(fā)展機遇

3.1 智能可穿戴技術發(fā)展相對成熟

20世紀90年代，Levi’s和Philips強強聯(lián)合，成為“第一個吃螃蟹的人”，將可穿戴智能服裝投入了市場，推出了ICD+系列，設計有四款嵌入了完整隱藏電子排線系統(tǒng)的夾克。雖然ICD+系列在2001年因銷售慘淡而曇花一現(xiàn)，但它作為第一家將電子設備與服裝結合的智能商業(yè)服飾品牌，在服裝設計的歷史上留下了濃墨重彩的一筆。隨著高新技術的日益發(fā)展，智能可穿戴材料在監(jiān)測精度和功能上不斷地變革和快速發(fā)展，人們對未知宇宙的探索及對自身健康的關注度都成為了智能可穿戴服裝由臆想成為現(xiàn)實的重要原因。一些在科幻電影中，英雄人物利用智能服裝來輔助完成任務的場景，往往也成了智能可穿戴設計師在智能服裝設計的靈感來源。同時，虛擬仿生、納米、AR技術、微膠囊、物聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)信息采集等先進技術的發(fā)展，為智能可穿戴服裝材料的研發(fā)奠定了堅實的基礎，逐步受到運動、養(yǎng)老、醫(yī)療等領域的關注[3]?，F(xiàn)在，智能可穿戴技術發(fā)展的已經(jīng)相對成熟，智能可穿戴服裝材料已經(jīng)具有或已經(jīng)部分具有傳感反饋、信息處理、識別記憶及自我修復與適應的功能。隨著人體行為信息采集系統(tǒng)的完善及多功能人體特征數(shù)據(jù)采集材料的發(fā)展，電子元件在采集和處理數(shù)據(jù)的準確性和實時性上將不斷提高，智能可穿戴材料將被智能服裝賦予更多功能[4]。

3.2 智能可穿戴服裝關注度較高

由于電商、直播等新媒體平臺的快速壯大，使得線下銷售的服裝的銷售額遠低于以往，目前傳統(tǒng)服裝銷售市場已接近飽和，加之當代人對健康的關注度逐漸提高，為了擁有健康的身體和優(yōu)美的身形，大量的服裝廠商紛紛加入到了具有追溯與檢測等功能的智能服裝的研發(fā)行列，而可穿戴皮革服裝還處于發(fā)展起步階段，紡織行業(yè)自身就擁有巨大的市場容量，給智能可穿戴皮革服裝的發(fā)展提供了機遇。不少傳統(tǒng)的皮革服裝生產(chǎn)企業(yè)在皮革服裝面臨寒流困境后，紛紛走上了破冰之旅開始了產(chǎn)品的優(yōu)化升級，推出了智能皮革服裝設計方案甚至有一些已經(jīng)推出了相應的智能可穿戴產(chǎn)品，例如可穿戴日常健康檢測皮鞋、運動鞋，它的設計原理是在皮鞋內(nèi)嵌入了檢測鞋墊，包括起透氣作用的石墨烯墊、可調(diào)節(jié)壓力的氣墊囊、分布監(jiān)測數(shù)據(jù)的壓力傳感器的鞋墊底，根據(jù)每個部位的受力情況的大小，氣囊墊會調(diào)節(jié)壓力同時將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳遞到APP中進行實時分析。可以說，智能可穿戴服飾品的設計和開發(fā)，一方面是為滿足新生代的年輕人對智能服飾品基本功能的需要；另一方面也是希望在提高服裝服飾品美觀舒適度的基礎上，再融入高科技信息技術。

4 智能可穿戴皮革服裝存在的問題

智能可穿戴服裝雖然目前發(fā)展迅速，產(chǎn)品的更新?lián)Q代頻次也非常頻繁，但還是存在各種各樣的問題。

首先是安全性的問題。隨著智能可穿戴服裝的發(fā)展，越來越多的功能服飾產(chǎn)品出現(xiàn)在我們的生活中，隨之也給消費者帶來了許多安全隱患。比如大多數(shù)的智能可穿戴服裝存在著漏電或電磁輻射的隱患；收集的個人隱私數(shù)據(jù)存在泄露的風險；具有加熱增溫的功能服裝可能存在溫度控制不精準而造成燙傷人體的情況出現(xiàn)，使得消費者對智能可穿戴服裝的好感度大幅度降低。所以在對智能可穿戴皮革服裝設計應用中應把安全性能放在首要位置進行綜合考慮，將消費者的穿著體驗感保護好。

其次是智能可穿戴產(chǎn)品實用性的問題。隨著科技的進步，人們對智能可穿戴服裝的需求越來越多，大量的智能纖維、智能元件、智能設備被過度的加載到服飾產(chǎn)品當中。智能材料的過度使用，脫離了服裝的本質(zhì)特點只關注于智能功能過度的吹噓夸大，很多智能可穿戴服裝往往不能滿足人體的基本服用性能，更不要說舒適性、氣候性等功能的考慮。

第三是工藝結合方面的問題。智能可穿戴皮革服裝與傳統(tǒng)紡織服裝相比沒有經(jīng)緯紗線，存在智能導電線、傳感器、連接裝置及蓄電池與皮革面料結合的工藝問題，只有將智能纖維、電子元件和皮革服裝材料有機地連結起來，才能使整個智能系統(tǒng)發(fā)揮功能。在實際設計過程中許多智能元件與皮革面料的結合特別困難，所以技術人員還需要在這方面進行技術攻關，實現(xiàn)在保證人體舒適性滿足的前提下，達到功能順暢且外觀美觀。

第四是節(jié)能環(huán)保問題。隨著“碳中和”“綠色可持續(xù)發(fā)展”逐步成為全球紡織行業(yè)的共識，在產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)鏈上已經(jīng)開展了各種的綠色低碳措施，目前智能可穿戴皮革服裝還處在初始的發(fā)展階段，而且皮革材料本身在鞣制加工生產(chǎn)過程中就存在很多的污染隱患，很難做到盡善盡美。比如一些智能電子元件存在著電耗高、壽命短的弊端，造成了大量的資源浪費。還有一些元件、設備再利用性不強，不能滿足可持續(xù)設計的理念，所以設計師們應突破原有的設計模式，了解智能可穿戴新材料、新技術的研究動向，并熟練掌握智能可穿戴材料的檢測技術、材料再利用技術及服裝制版裁剪工藝，在保證舒適性和美觀性的前提下，將各個領域技術交叉使用[5]。通過與柔性的材料、服用性很強的電子設備融合，保證人體的舒適性的同時，又具備安全友好、低污染的功能。對于不能反復拆卸使用的電子元件加深加工工藝，盡可能做到低碳節(jié)能，使智能可穿戴材料盡可能多的創(chuàng)造社會價值。

5 結語

將皮革服裝與其他智能可穿戴技術相結合，設計制造出滿足消費者多方面需求的智能服裝。智能可穿戴皮革服裝具有多學科、多領域交叉的特性，使傳統(tǒng)的皮革服裝外觀、功能上優(yōu)化升級，達到一衣多穿的效果，給消費者帶來新穎的、功能性的穿著體驗。在實現(xiàn)紡織產(chǎn)業(yè)低碳循環(huán)發(fā)展的大環(huán)境下，能否為智能可穿戴皮革服裝提供更為低碳節(jié)能的材料，在安全性、功能的實用性、工藝結合方面不斷推陳出新，是目前可穿戴服裝的設計研發(fā)公司及服裝設計師們最關心的突破點，不但能夠拓展智能可穿戴服裝的產(chǎn)品市場，同時也可以為生產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)造一定的經(jīng)濟價值及社會效應。智能可穿戴皮革服裝因為皮革材料本身的限制，與其他紡織類服裝相比目前在造型及款式上較為單一。未來，服裝設計師在設計理念這方面也將多借鑒同類智能服裝較為先進的理念和技術，將皮革材料與各領域技術互相融合，發(fā)揮其更大的發(fā)展?jié)摿Γ瑥亩岣呷藗儗τ谏罡咂焚|(zhì)的追求，使智能可穿戴皮革服裝成為人們生活中精彩而重要的一部分。