前沿| 智能紡織材料助力紡織產品開發

前沿 | 智能紡織材料助力紡織產品開發

發表時間：2018/6/21

智能紡織材料融紡織、電子、醫學、計算機、物理、化學等多技術於一體，可感知環境變化，並依此作出反應，在提高生活質量，改善勞動條件，滿足特種行業需要等方面發揮著重要作用。近年來，智能調溫、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展。

智能調溫紡織材料

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。目前智能調溫紡織品技術正向高性能、高技術水平、大規模產業化方向發展，智能紡織品的技術研發、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品的需求。

隨著德國工業4.0概念、美國CPS智能化系統的提出，國外在產品技術研發和產業化方面已經相對成熟。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業化應用；Mid6技術公司開發了一種新型的智能調溫潛水服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複合物；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節的功能；葡萄牙納米技術和智能材料中心（CeNTI）的科學家研製出一種由澱粉製成並內含微量蠟狀物質的納米微膠囊，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範圍內。

我國智能溫控紡織材料研發和應用取得了較大的進步，國內已有部分企業通過不同的技術手段研發出了多款智能調溫紡織品。例如香港福田實業集團與美國杜邦公司合作，採用Outlast相變材料微膠囊技術，生產出具有溫度調節功能的針織面料，製成了「Fountian」牌溫度響應型智能服裝；恆天海龍股份有限公司同天津工業大學合作採用微膠囊技術開發的具有蓄熱、放熱雙向溫度調節功能的「耐高溫相變材料微膠囊及高儲熱量儲熱調溫纖維」，實現了發熱、蓄熱、保暖的銜接，提高了人體穿著冬季服裝後的靈活性；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溫纖維與進口高級洛科絨合成，設計出了相變智能調溫紡織品，而且還推出了國內首款具有「冬暖夏涼」性能的服裝。

國內已有初具規模的生產廠家，並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了智能調溫纖維商務休閒服裝，並實現了批量規模生產，具有良好的國內外競爭力。但我國智能溫控紡織材料研發起步較晚，一方面在產品研發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、產品性能不足等；另一方面，技術研發與產業結合較弱，導致智能溫控紡織材料應用相對滯後，處於產品探索開發階段，沒有規模化生產。

智能形狀記憶紡織材料

智能形狀記憶紡織材料綜合實現以下3個目標，綠色環保材料的設計、高記憶性產品的研發以及產品的批量化生產，是目前形狀記憶紡織品的主要發展方向。

國外在形狀記憶紡織品的研究起步較早，市場範圍大、整體技術水平高、數據源豐富、智能化程度高。目前，在日本、美國、英國、義大利、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，英國紡織機構在研製防燙傷服裝時，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並固定在服裝內部，一旦接觸高溫形狀記憶纖維就會被激發，達到防燙傷的目的；日本三菱重工的一個子公司開發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複合，不僅表現出高拒水性，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，適用於製造具有形狀記憶且能在環境溫度較高時產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化產品，如智能運動服、登山服等。

國內一些企業或研究機構在智能形狀記憶紡織材料研發和應用方面也取得了較大的進展。如天津工業大學利用後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明了纖維素基形狀記憶紡織品，並深入研究了智能形狀記憶纖維的組成、結構對形狀記憶溫度、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揮了重要的作用。

與國外企業相比，國內在形狀記憶紡織材料方面研究雖然較多，但大多處於試驗階段，用料單一，整體創新度不夠，且大多為跟蹤研究，許多新的品種尚在開發中，尚未實現規模化工業生產。同時存在人才隊伍相對薄弱、競爭乏力、投入少、開發力度不夠等問題，此外對於共享技術、智能技術等新技術的認識較為不足，國內實現形狀記憶紡織品的工業化生產仍有較長路要走。

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品，在紡織、軍事、娛樂、防偽等領域具有良好的發展前景。智能變色紡織品技術朝著高實用性、高安全性、高智能化方向發展，變色纖維的結構設計、功能設計以及智能化設計等全方位滿足產品應用的需求。

目前，智能變色材料的研發技術主要分為2類，一是對變色纖維的直接研發，如後整理技術、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合，如微膠囊技術。目前，我國與國外一些發達國家均已實現以上2種技術的研發，但在技術水平上與發達國家相比還存在較大的差距。在產品的製造技術水平方面，國內企業大多處於初級階段。

國外已實現智能產品的市場銷售。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，其能根據身體輻射出來的熱量改變光子的反射方式，身體散發出的熱量不同，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熱情況，調整不同的運動策略，實現智能產品與人體運動的結合。日本Kanebo公司將吸收350～400nm波長紫外線後由無色變為淺藍色或深藍色的光敏物質包敷在微膠囊中，用於印花工藝製成智能光敏變色織物，採用這種技術生產的光敏變色T恤衫早已供應市場。

近年來我國多家企業和研究機構開發了智能變色纖維，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層植入自主研發的「柔屏」產品，實現服裝的自動變色，且能呈現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服裝製造技術結合，實現了服裝智能變色。如深圳智裳科技有限公司利用光的傳導原理，結合網際網路技術與電子傳感技術，設計製造出智能變色婚紗，且能實現手機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比較成熟，且智能變色纖維種類較多。針對不同的應用環境，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，產品的產業化和市場範圍有待發展。

電子信息智能紡織材料

全球經濟大環境下，電子信息在推動紡織業的技術革新、優化紡織業的產業結構和產品類型中發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品，正朝著多系統結合、多功能化、優異產業結構與產品類型的方向發展。電子信息智能紡織品的主要技術包括3類：第一，對外部環境和條件進行感知的技術研發；第二，反饋功能的技術研發；第三，響應功能的技術研發。

目前，在網際網路、大數據的背景下，國外對於電子產品與服裝的融合，已達到了較高的技術水平。如加拿大OMsignal智能服裝開發公司發布了在服裝內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、熱量消耗、運動強度以及心率等信息；谷歌聯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製作智能化面料，在衣物上加入紐扣大小的超小型計算系統，將可穿戴技術融入牛仔褲、夾克、襯衣甚至內衣中；英特爾聯手建築學運動服裝設計師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體平臺Curie，利用傳感器收集的心跳、體溫等人體生理信號，並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測人體生理指標、收集運動數據、智能化理療、服裝微氣候監測等方面取得了較大的進展，電子信息紡織材料在國內已有部分市場。例如，東莞市南耀智能服飾有限公司研發出的智能理療內衣，可通過APP操控內衣進行智能健康按摩，實現紡織品與人體健康的結合；博迪加科技（北京）有限公司將傳統服裝工藝與電子技術結合，採用柔軟高強彈力透氣面料，在服裝內層嵌入織物電極，實現了對人體心率、呼吸頻率的實時監測，快速準確地採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、金利萊斯等企業在智能紡織品的研發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主要以具有傳輸信號功能的導電纖維和織物技術為主，並加大了人體生理指標與傳感器、系統結合的研究投入。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，並需進一步優化產品類型，加快產品的產業化。

（來源：紡織導報）