智能紡織材料助力紡織產(chǎn)品開發(fā)
智能紡織材料融紡織、電子、醫(yī)學、計算機、物理、化學等多技術于一體，可感知環(huán)境變化，并依此作出反應，在提高生活質(zhì)量，改善勞動條件，滿足特種行業(yè)需要等方面發(fā)揮著重要作用。近年來，智能調(diào)溫、形狀記憶、智能變色、電子信息等智能紡織材料正從戴向穿及更寬的領域發(fā)展。
智能調(diào)溫紡織材料
該類智能紡織材料被選為“改變21世紀人類生活的21項革新”之一，具有超高的實用性與適用性。目前智能調(diào)溫紡織品技術正向高性能、高技術水平、大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展，智能紡織品的技術研發(fā)、服裝設計和操作便利性設計等方面不斷滿足人類對智能產(chǎn)品的需求。
隨著德國工業(yè)4.0概念、美國CPS智能化系統(tǒng)的提出，國外在產(chǎn)品技術研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面已經(jīng)相對成熟。美國Outlast公司的PCM（相變）技術在美國、英國等地已有了相當廣泛的產(chǎn)業(yè)化應用；Mid6技術公司開發(fā)了一種新型的智能調(diào)溫潛水服SmartSkin，其外層是閉孔氯丁橡膠泡沫材料，中間夾層是溫敏性水凝膠與開孔的聚氨酯泡沫材料的復合物；美國Triangle公司合成了直徑15～40μm的微膠囊，這種微膠囊具有吸放熱的作用，將其整理在織物表面，就使織物具有溫度調(diào)節(jié)的功能；葡萄牙納米技術和智能材料中心（CeNTI）的科學家研制出一種由淀粉制成并內(nèi)含微量蠟狀物質(zhì)的納米微膠囊，可永久附著在衣物上，隨著人體溫度的變化，微膠囊會隨之吸熱融化或放熱凝固，從而保持人體溫度在一個舒適的范圍內(nèi)。
我國智能溫控紡織材料研發(fā)和應用取得了較大的進步，國內(nèi)已有部分企業(yè)通過不同的技術手段研發(fā)出了多款智能調(diào)溫紡織品。例如香港福田實業(yè)集團與美國杜邦公司合作，采用Outlast相變材料微膠囊技術，生產(chǎn)出具有溫度調(diào)節(jié)功能的針織面料，制成了“Fountian”牌溫度響應型智能服裝；恒天海龍股份有限公司同天津工業(yè)大學合作采用微膠囊技術開發(fā)的具有蓄熱、放熱雙向溫度調(diào)節(jié)功能的“耐高溫相變材料微膠囊及高儲熱量儲熱調(diào)溫纖維”，實現(xiàn)了發(fā)熱、蓄熱、保暖的銜接，提高了人體穿著冬季服裝后的靈活性；安伯士國際集團和河北省雄亞紡織集團共同將太空相變調(diào)溫纖維與進口高級洛科絨合成，設計出了相變智能調(diào)溫紡織品，而且還推出了國內(nèi)首款具有“冬暖夏涼”性能的服裝。
國內(nèi)已有初具規(guī)模的生產(chǎn)廠家，并形成了智能紡織材料市場。例如青島雪達集團有限公司、青島益泉針織服裝有限公司和青島榮海服飾有限公司合力研發(fā)了智能調(diào)溫纖維商務休閑服裝，并實現(xiàn)了批量規(guī)模生產(chǎn)，具有良好的國內(nèi)外競爭力。但我國智能溫控紡織材料研發(fā)起步較晚，一方面在產(chǎn)品研發(fā)方面還存在著許多突出問題，如技術不成熟、加工難度大、服裝耐久性差、產(chǎn)品性能不足等；另一方面，技術研發(fā)與產(chǎn)業(yè)結(jié)合較弱，導致智能溫控紡織材料應用相對滯后，處于產(chǎn)品探索開發(fā)階段，沒有規(guī)模化生產(chǎn)。
智能形狀記憶紡織材料
智能形狀記憶紡織材料綜合實現(xiàn)以下3個目標，綠色環(huán)保材料的設計、高記憶性產(chǎn)品的研發(fā)以及產(chǎn)品的批量化生產(chǎn)，是目前形狀記憶紡織品的主要發(fā)展方向。
國外在形狀記憶紡織品的研究起步較早，市場范圍大、整體技術水平高、數(shù)據(jù)源豐富、智能化程度高。目前，在日本、美國、英國、意大利、荷蘭等地有關形狀記憶纖維的研究已取得了很大的進展。如，英國紡織機構(gòu)在研制防燙傷服裝時，對形狀記憶合金類智能紡織品成功實踐，將鎳鈦合金纖維進行加工并固定在服裝內(nèi)部，一旦接觸高溫形狀記憶纖維就會被激發(fā)，達到防燙傷的目的；日本三菱重工的一個子公司開發(fā)出了一種具有形狀記憶功能的聚氨酯類新材料Diaplex，這種膜與外衣面料層壓復合，不僅表現(xiàn)出高拒水性，而且通過對熱量釋放的控制，可對穿著者新陳代謝釋放的熱量進行智能性響應，適用于制造具有形狀記憶且能在環(huán)境溫度較高時產(chǎn)生散熱和水汽通道的多功能智能服裝，目前已有此種材料的商業(yè)化產(chǎn)品，如智能運動服、登山服等。
國內(nèi)一些企業(yè)或研究機構(gòu)在智能形狀記憶紡織材料研發(fā)和應用方面也取得了較大的進展。如天津工業(yè)大學利用后處理技術對纖維進行處理，設計出了熱致感應型形狀記憶纖維；香港理工大學形狀記憶研究中心發(fā)明了纖維素基形狀記憶紡織品，并深入研究了智能形狀記憶纖維的組成、結(jié)構(gòu)對形狀記憶溫度、恢復力和記憶效果的影響，在溫敏形狀記憶聚合物、形狀記憶面膜等方面的研究發(fā)揮了重要的作用。
與國外企業(yè)相比，國內(nèi)在形狀記憶紡織材料方面研究雖然較多，但大多處于試驗階段，用料單一，整體創(chuàng)新度不夠，且大多為跟蹤研究，許多新的品種尚在開發(fā)中，尚未實現(xiàn)規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)。同時存在人才隊伍相對薄弱、競爭乏力、投入少、開發(fā)力度不夠等問題，此外對于共享技術、智能技術等新技術的認識較為不足，國內(nèi)實現(xiàn)形狀記憶紡織品的工業(yè)化生產(chǎn)仍有較長路要走。
智能變色紡織材料
這是一種具有高附加值和高效益的智能產(chǎn)品，在紡織、軍事、娛樂、防偽等領域具有良好的發(fā)展前景。智能變色紡織品技術朝著高實用性、高安全性、高智能化方向發(fā)展，變色纖維的結(jié)構(gòu)設計、功能設計以及智能化設計等全方位滿足產(chǎn)品應用的需求。
目前，智能變色材料的研發(fā)技術主要分為2類，一是對變色纖維的直接研發(fā)，如后整理技術、接枝聚合技術等，設計出具有不同功能的變色纖維；另一種將變色染料與纖維的結(jié)合，如微膠囊技術。目前，我國與國外一些發(fā)達國家均已實現(xiàn)以上2種技術的研發(fā)，但在技術水平上與發(fā)達國家相比還存在較大的差距。在產(chǎn)品的制造技術水平方面，國內(nèi)企業(yè)大多處于初級階段。
國外已實現(xiàn)智能產(chǎn)品的市場銷售。如以美國國家航空航天局的技術為支撐，目前已投入市場的名為Radiate的運動衣，其能根據(jù)身體輻射出來的熱量改變光子的反射方式，身體散發(fā)出的熱量不同，衣服對應部位的顏色就會有所不同。此款智能變色運動衣最大的功能就是讓用戶實時看到肌肉的發(fā)熱情況，調(diào)整不同的運動策略，實現(xiàn)智能產(chǎn)品與人體運動的結(jié)合。日本Kanebo公司將吸收350～400nm波長紫外線后由無色變?yōu)闇\藍色或深藍色的光敏物質(zhì)包敷在微膠囊中，用于印花工藝制成智能光敏變色織物，采用這種技術生產(chǎn)的光敏變色T恤衫早已供應市場。
近年來我國多家企業(yè)和研究機構(gòu)開發(fā)了智能變色纖維，整體水平緊跟國際先進水平。例如，石獅森科智能科技有限公司通過在衣服內(nèi)層植入自主研發(fā)的“柔屏”產(chǎn)品，實現(xiàn)服裝的自動變色，且能呈現(xiàn)各式各樣的燈光圖案，滿足當今年輕人對時尚紡織品的追求。智能變色纖維與傳統(tǒng)服裝制造技術結(jié)合，實現(xiàn)了服裝智能變色。如深圳智裳科技有限公司利用光的傳導原理，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術與電子傳感技術，設計制造出智能變色婚紗，且能實現(xiàn)手機APP遠程控制，一鍵變色，自動閃爍。
目前，智能變色紡織材料的研究技術已經(jīng)比較成熟，且智能變色纖維種類較多。針對不同的應用環(huán)境，智能變色紡織材料可起到保護、娛樂等作用。但我國智能變色紡織材料的價值有待開發(fā)，產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化和市場范圍有待發(fā)展。
電子信息智能紡織材料
全球經(jīng)濟大環(huán)境下，電子信息在推動紡織業(yè)的技術革新、優(yōu)化紡織業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品類型中發(fā)揮出了非常重要的作用。電子信息智能紡織品作為不同技術領域的融合產(chǎn)品，正朝著多系統(tǒng)結(jié)合、多功能化、優(yōu)異產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品類型的方向發(fā)展。電子信息智能紡織品的主要技術包括3類：第一，對外部環(huán)境和條件進行感知的技術研發(fā)；第二，反饋功能的技術研發(fā)；第三，響應功能的技術研發(fā)。
目前，在互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)的背景下，國外對于電子產(chǎn)品與服裝的融合，已達到了較高的技術水平。如加拿大OMsignal智能服裝開發(fā)公司發(fā)布了在服裝內(nèi)嵌入傳感器的智能服裝技術，能追蹤心率、呼吸頻率、呼吸量、運動狀態(tài)、熱量消耗、運動強度以及心率等信息；谷歌聯(lián)手李維斯推出智能服飾，將導電纖維嵌入任何類型的紡織品來制作智能化面料，在衣物上加入紐扣大小的超小型計算系統(tǒng)，將可穿戴技術融入牛仔褲、夾克、襯衣甚至內(nèi)衣中；英特爾聯(lián)手建筑學運動服裝設計師Chromat推出“響應式服裝”，智能服裝搭載了英特爾只有紐扣大小的硬件平臺Curie，利用傳感器收集的心跳、體溫等人體生理信號，并通過在衣服中集成的形狀記憶合金進行衣服變形。
OMsignal四種款式T恤
我國在應用電子信息智能紡織材料監(jiān)測人體生理指標、收集運動數(shù)據(jù)、智能化理療、服裝微氣候監(jiān)測等方面取得了較大的進展，電子信息紡織材料在國內(nèi)已有部分市場。例如，東莞市南耀智能服飾有限公司研發(fā)出的智能理療內(nèi)衣，可通過APP操控內(nèi)衣進行智能健康按摩，實現(xiàn)紡織品與人體健康的結(jié)合；博迪加科技（北京）有限公司將傳統(tǒng)服裝工藝與電子技術結(jié)合，采用柔軟高強彈力透氣面料，在服裝內(nèi)層嵌入織物電極，實現(xiàn)了對人體心率、呼吸頻率的實時監(jiān)測，快速準確地采集人體運動生理信號；此外，深圳智裳、Aika愛家科技、石獅森科智能有限公司、金利萊斯等企業(yè)在智能紡織品的研發(fā)與應用上也有所進步。
智能電熱滑雪服
目前，我國電子信息智能紡織品研發(fā)主要以具有傳輸信號功能的導電纖維和織物技術為主，并加大了人體生理指標與傳感器、系統(tǒng)結(jié)合的研究投入。該類智能紡織材料還需解決電子傳感設備給服裝洗滌帶來的不便問題和穿著舒適性等問題，并需進一步優(yōu)化產(chǎn)品類型，加快產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化。
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