智能纺织品的现状和发展趋势_卢胜权

专题与论述

轻纺工业与技术

2013年2月第1期（总160期）

智能纺织品的现状和发展趋势

卢胜权

（东莞现代产品整理服务有限公司，广东东莞

点及主要发展方向。

【关键词】智能纺织品；研究现状；发展趋势Doi:10.3969/j.issn.2095-0101.2013.01.027中图分类号：TS06

文献标识码：A

文章编号：2095-0101（2013）01-0071-03

523400）

【摘要】介绍了智能纺织品的机理和应用范围，详述了其生产方法及研究现状，并展望了智能纺织品今后的研究热

1989年日本学者将科学信息融于材料的构型和功能中，首先提出了“智能材料（Intelligent Material ）”概念，智能材料的发展为智能纺织品的开发奠定了基础，促进了智能纺织品的发展［1］。

智能纺织品是指能够感知各种来自环境的变化或刺激（如机械、热、光、温度、电磁、化学物质、生物气味等），并能做出响应的一类纺织品。形状记忆纺织品、变色纺织品、电子信息纺织品、调温纺织品等智能纺织品已应用于纺织领域，赋予纺织品特殊的功能，为开发适合在特种环境下使用的功能纺织品提供了全新的思路。从目前世界上已有的和正在开发的智能型纺织品的品种来看，纺织品的智能化一般是通过以下几种途径实现的。

将所需的性能引入到聚合物中，即利用高分子化学和物理原理，合成能对环境进行响应的新型聚合物，或对原有的通用聚合物或天然高分子进行改性处理使其具有“智能化”特征。换言之，就是纤维本身的创造和开发，制造出智能型纤维。

通过将普通纤维与特种纤维交织或将特种纤维编入织物中而使织物获得智能织物。

将织物与智能型膜等材料复合而成获得智能型复合织物。

在织物设计中，根据特定的应用场合，通过一定的组织结构设计使织物能够对特定的环境或刺激物产生响应。

将织物或服装与其它外加元件相结合，从而制得智能织物或智能服装。外加元件包括普通元件和高技术传

收稿日期：2012－10－26

作者简介：卢胜权，男，工程师，主要从事纺织新技术与标准的研究。

监测器、促进器和报警器等。感器、

1形状记忆纺织品

形状记忆纺织品是一种将具有形状记忆功能的材

料通过织造或整理的方式引入到纺织品中，在一定的温度、机械力、光、pH 值等外界条件下，具有形状记忆、高形变恢复、良好的抗震和适应性等优异性能的纺织品。形状记忆纺织品的作用原理基于形状记忆纤维，该种纤维在第1次成型时，能记忆外界赋予的初始形状，且形状固定后的纤维可发生形变，并在较低温度下将此形变固定下来或者是在外力的强迫下将此变形固定下来，当再次给予变形的纤维加热或热水洗涤等外部刺激时，能可逆地恢复到原始状态。可分为生活用纺织品，特殊功电子、航天等用纺织品。能纺织品，医疗、1．1形状记忆纤维

意大利Corpo Nove 公司设计出一款“懒人衬衫”，在衬衫面料里加入镍、钛元素和尼龙纤维，使之具有“形状记忆功能”的特性。当外界气温偏高时，衬衫的袖子会在几秒内自动从手腕卷到肘部；当温度降低时，袖子能自动复原，且衬衣还不怕起皱，即使揉成乱糟糟的一团，用电吹风吹一下，马上就能复原，甚至人的体温也可以自

［2］

动把它“烫平”。

香港理工大学纺织及制衣学系，使用常用工业聚氨酯合成设备，合成出了形状记忆聚氨酯，然后利用传统湿法纺丝工艺及设备纺出了具有形状记忆的纤维。所得纤维的断裂强度可达1．0cN/dtex ～1．5cN /dtex ，断裂伸长率100％～400％，其形变固定率和形变回复率均在90％以上［3］。1．2

形状记忆纱线

目前，开发、应用较成功的形状记忆纱线是利用形

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照射下则变成蓝紫色。2．2热敏变色材料

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状记忆合金纤维同其他纤维混纺而成的具有形状记忆的各式纱线。如苏格兰Herior－Watt大学纺织学院Chan 等在Gemmel and Durrsmone ［4］带领下，利用已有形状记忆合金材料纺出的雪尼尔线、螺旋花线、短纤竹节纱、粗松螺旋花线、花边线等花式纱线。这些纱线以包芯纱为主，形状记忆合金纤维作为纱芯，在外界环境影响下纱而包覆在记忆纤维外部的彩色芯进行形状记忆的活动。

纱线，则随着纱芯的伸展、翻转、扭曲，变幻出不同的图案和样式。1．3

形状记忆织物

形状记忆织物通常是由具有形状记忆功能的纱线，通过特殊设计、编织或交织而成的纺织品。利用具有形状记忆特性的化学整理剂对传统织物进行整理而得到的纺织品，也属于形状记忆物的范畴。因此，形状记忆织物的制备方法主要包括用形状记忆纤维直接织造法和织物后整理法。香港理工大学纺织及制衣学系合成的形状记忆高分子整理的棉织物制成的服装，具有不同于传统意义上的防皱功能。该服装具有温度响应特性，常温下形成折痕的服装，可通过升温来消除折痕［5］。且其定经40次水洗后，裤缝仍然能型的裤缝能够评级到4级。

够保持到3．5级以上。与未整理的织物相比，经整理的织物手感变化不大［4］。

红与涂料蓝拼混后印花，织物表面呈现蓝色，在紫外线

热敏变色材料是指具有热致变色性能的材料。热致变色性，即某些物质可在特定环境温度下由于结构变化而发生颜色变化，也称“热变色性”或“热敏变色性”。热敏变色材料之所以能够变色是由于变色体能引起内部结构的变化，从而导致颜色的改变。当温度降低时，颜色又复原。热敏变色染料种类有无机类、液晶类和有机类之分。2．3

湿敏变色材料

随湿度的变化而产生颜色变化的材料叫做湿敏变色材料。变色的主要原因是空气中的湿度能够导致染料本身结构变化，从而对日光中可见光部分的吸收光谱发生改变，同时环境湿度对变色体的变色有一定的催化作用。湿敏变色染料主要应用于纺织品的印花加工，该类变色印花浆主要成分是变色钴复盐，通常为一种无机变色涂料。日本大日精化工业公司生产的Seilkaduel Colour 在干燥时为白色，润湿后显色并具有可逆性；日本御国色素公司生产的SA Medium9208涂料在干燥时为白色，润湿后则显透明感而花型消失。如果将印花色浆中变色涂料巧妙结合，用于毛巾、浴巾、手帕泳装、沙滩服等的印花，干燥时为白色，润湿后显示各种颜色，获得别致的印花图案。

2变色纺织品

变色纤维材料借助于现代高新技术，使纺织品的颜

色或者花型随着光照的变化、温度的变化、干湿的变化“静态”变为若隐若现的“动态”效果。而呈现出由常规的

它们可广泛应用于T 恤衫、游泳衣、工作服、儿童服装和玩具等。在军事上可作为军事伪装和某些功能性测试。变色材料按其受外界因素影响导致材料变色分类，主要分为：光敏变色材料、热敏变色材料、电致变色材料以及一些特殊的变色材料，如压致变色材料、溶剂致变色材料等。目前在纺织品加工上应用最多、工艺最为成熟的是热敏变色，其次是光敏变色，湿敏变色用于纺织品加工的报道不多，至于压敏和导电变色材料则一般不用于纺织品加工。2．1

光敏变色材料

物质颜色随照射光而变化的性能称为“光敏变色性”或“光致变色性”，简称光变色性。光敏变色材料是一种能在紫外线或者可见光的照射下发生变色、光线消失后又可以逆变到原来颜色的功能性染料。目前光敏变色材料已发展到有四个基本色：紫色、黄色、蓝色、红色，这四种光变材料其初始结构均为闭环型，即印在织物上没有色泽，当在紫外线照射下才呈现出紫色、黄色、蓝色、红色。也可以和一般色染料拼混一起使用。用光敏染料

3电子信息纺织品

随着电子信息技术与智能纺织品领域交叉学科的

不断发展，电子信息智能纺织品发展迅速，由原来的军事和航空领域向生活领域扩展。国外现已开发的电子信息智能纺织品是将柔性电子元件植入纺织品内部，使传感器、柔性体纺织开关、柔性电子线路板、导电纱线与纺织品融为一体，主要有以下几类［5］。3．1

光纤防护服

光纤传感器是一种可以探测应变、温度、电流、磁场等信号的纤维传感器。科研人员研制出一种有毒介质探测织物，该织物是在其中嵌入一些光导纤维传感器，当传感器接触到某些气体、电磁能、生物化学或其他有毒介质时，被激发产生一种报警信号，提醒暴露在有毒气体中的穿着者，以及提高战士在战场上的生存能力。这些“精明”的纺织品可制作消防人员、有毒物质工作者的保护性服装。3．2智能监测服

英国的SmartLife 技术公司开发的针织“线状电子换能器”获得了一项国际专利。据悉，该装置呈针织结构，至少包括1个以导电纤维为原料的针织结构换能

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区，可编入服装中用于监测病人的健康状况。针织结构的变化将引起换能区电性质发生改变。通过监测这些变化，将有可能获得其变化规律，从而在应用于服装中特别是贴身服装时能更好地监测人体活动的情况。3．3

发光智能雨衣

比利时科研人员开发出一款能发光的带有风帽的智能雨衣，在它的前身、后背上均有几盏能发光的微型灯泡与嵌在内部的电子元件相连，智能雨衣的前身和后背上装有水敏传感器。当下雨时，水敏传感器发出信号，在下雨的夜晚，穿着促使内部电路系统作用，灯泡发光。这样一件充满个性的雨衣，既能调节心情，又能起到一定的照明和安全作用。

以重复堆垒方式形成的纺织品，其纤维线度有可能与光波波长及电磁波波长相接近，因此，有可能形成具有左手材料特征的隐身材料，实现高水准的隐蔽效果。

热学性能的智能纺织品。基于聚合物基复合材料控温效应，采用导电物质合理掺的正温度系数（PTC ）混和高能射线辐照交联的方法，设计并固定导电颗粒的相对位置，分别实现不同控温点的控温，使之在任意的供电电压下实现自限热加热，达到智能化的控温水平。

电子智能纺织品。基于电子器件的微型化、柔性化以及合理的服装结构设计，针对智障、残疾人员研发具有定位、轨迹记录、助动和问答等功能的智能/功能纺织品。针对老人和儿童的特殊需求，研发具有定位、生理状态监测显示及无线发送功能的智能/功能纺织品，将有良好的推广价值。

参考文献

［1］朱平．功能纤维及功能纺织品［M ］．北京：中国纺织出版社，2006．243－244．

［2］李逸平．科学的魅力［M ］．上海：上海科普出版社，2004．

［3］刘岩，胡金莲．形状记忆纺织品的制备及其发展前景［J ］．纺织科技进展，2005，（5）：7－9．

［4］Chan Y Y F ，Winchester R C C ，Wan M ，et al．The Concept of Aesthetic Intelligence of Textile Fabrics an d their Application for Interior and Apparel IFFTI 2002［Z ］．Interna－tional Conference ，Hong Kong ，2002，11．

［5］窦明池，姜亚明．电子信息智能纺织品的开发应［J ］．纺织科技进展，2006，（2）：17－18．用与展望

4展望

智能纺织品的研发目前尚处在探索阶段，有关智

能纺织品的技术多数未成熟，目前相对成熟的有相变蓄热保温、形状记忆、以及电子信息服装等智能纺织品。在今后智能纺织品的研究方面可重点关注以下三方面。

光学性能和电学性能的智能纺织品。2006年基于左手材料思想设计的梯度超介质实现电磁波隐身被美国《Science 》杂志评为年度十大科技突破之一。左手材料）是一种介电常数和磁导率同时为负的人工复合（LHM

结构材料。左手材料实现隐身效果的原理是，人的视觉效应是因为物体阻挡了光波的传播，如果我们能够利用某种材料使光波绕过物体，从而没有产生阻挡效应，则就观察者而言，这个物体就不存在，从而实现视觉隐身效果。利用这种材料，即视觉隐身材料，我们可以去制作隐身衣等相关设备。根据左手材料的隐身原理实现隐身，有远比目前常规基于迷彩图案的可见光伪装和基于吸波材料的雷达伪装好得多的隐蔽效果。而由大量纤维

（上接第81页）

一体，形成具有鲜明职业特色的人才培养模式，从而全

面提高学生职业能力，使得学生在校学习中能够同时具备外贸跟单知识和服装专业知识，有效提高学生的综合职业技能和就业能力，使学生一毕业就能直接到服装企业上岗，学校真正培养出适应外贸服装跟单工作岗位的复合型跟单人才，满足企业“招了就能用”的人才需求现状。

参考文献

［1］符小聪．服装外贸企业跟单工作的现状分析与对策［J ］．山东纺织经济，2012，（6）：56－57．

［2］楼亚芳，于春阳．纺织服装应用型外贸人才现状分析及培养对策探讨［J ］．纺织教育，2010，（6）：19－20．

［3］邹平“．多层多维制”服装专业个性化人才培养模式与实践［J ］．纺织教育，2012，（1）：24－27．