可穿戴智能紡織品發展趨勢與方向

南通大學 唐 虹

可穿戴智能紡織品發展趨勢與方向

南通大學 唐 虹

可穿戴設備，是指綜合運用各類識別、傳感、連接和云服務等交互及儲存技術，以代替手持設備或其他器械，實現用戶互動交互、生活娛樂、人體監測等功能的新型日常穿戴移動智能終端。

所謂的可穿戴技術則是指被整合進可穿戴設備中，以實現各項功能的科學技術，是可穿戴設備應用的關鍵。主要包括嵌入技術、識別技術（語音、手勢、眼球等）、傳感器技術、連接技術、柔性顯示技術等。

可穿戴設備

日常用途：

谷歌眼鏡

小米手環

智能手表

特殊行業：

軍事國防

醫療健康

運動健身

支撐技術與解決方案

傳感器的解決方案

● 導電油墨：一種全新的印刷技術，通過一種導電油墨其能夠將衣服及任何紡織品轉變為柔性可穿戴設備或者傳感器。

● 銀質納米線：一種新型可穿戴傳感器，使用銀質納米線來監測電生理信號，比如心電圖或肌電圖。

● 電子皮膚：可穿戴柔性仿生觸覺傳感器。

● 石墨烯：更完美的傳感。

● 光學玻璃纖維：能夠追蹤運動的光學玻璃纖維——織物傳感器。

導電油墨

銀質納米線

電子皮膚

石墨烯

電池的解決方案

● 碳納米管：將碳納米管應用于全鋰離子電池。

● 多孔鎳氟化物：柔性儲能原型，有電池和超級電容的雙重優良特性。

● 3D打印鋅電池：融合了薄膜鋰電池以及印刷電池的優點。

● 石墨烯：強導電性是解決續航問題的出路之一。

碳納米管

多孔鎳氟化物

3D打印鋅電池

石墨烯

顯示屏解決方案

● 石墨烯：石墨烯的透明和柔韌是可以穿戴設備真正實現可穿戴的途徑。

● 柔性電子紙：通過吸濾法，發光、透明和柔性環保的電子紙材料。

● 納米銀導電墨水：無邊框、柔性觸摸屏突破的關鍵。

石墨烯

柔性電子紙

納米銀導電墨水

可穿戴智能紡織品——運動健身

● 可以方便地查看用戶運動的時間、強度、距離、能量消耗等關鍵參數

● 心率監測文胸

其與傳統運動文胸最大的不同就是下方多了一根心率“帶”，帶上只有心率檢測觸點，沒有心率檢測模塊。因此想要使用心率檢測功能的話，需要額外購買心率檢測模塊掛在文胸正面的固定扣上。

● Athos：全新的智能運動衣和短褲

檢測使用者的心率、呼吸頻率，肌肉活動情況。包含了一枚Athos Core小芯片和多個傳感器，可以通過藍牙將數據發送到智能手機中，重量只有不到20克，可以連續使用超過10個小時。

● Directa Plus S.p.A./ Colmar-智能運動服裝

G +能過濾外部環境對身體的影響。由于G +的導熱性能，人體產生的熱量保存和均勻分布周圍材料中，以確保在寒冷的氣候下穿戴者的理想溫度。G +還提供靜電和抑菌性質，以減少運動帶來的摩擦。

● Radiate熱感應變色T恤

Radiate是一款能夠幫助運動者監測身體特定部位或肌肉群的訓練情況的運動T恤，它如同一面貼身熱能鏡，能即時感應運動者身體各個部位所散發的熱量，并通過顏色的變化來傳遞信息，讓運動者隨時了解到自己的肌肉及血管得到的鍛煉情況。

● 智能運動T恤

它集成了生物傳感器，可以讓經常參加體育鍛煉的用戶監測自己的鍛煉進度。白天，它可以測量心率、步數、卡路里消耗和呼吸等數據。到了晚上，還能追蹤睡眠質量。所有這些數據會通過藍牙同步到配套的應用程序當中，或者在線上傳。

● music外套

music外套不僅能播放音樂，還能把喜歡的音樂存儲在芯片中，或者收聽自己喜愛的電臺。外套的布料由絲質透明硬紗制成，音樂播放功能則由一個全布料電容鍵盤控制，能量主要來源是太陽能、風能等可持續能源。

● 從桑蠶絲綢到柔性應變傳感器

清華大學張瑩瑩團隊開發了用于制備高性能且低成本的柔性可穿戴傳感器，平紋編織真絲面料，采用高溫熱裂解桑蠶絲綢并用于制備高性能柔性應力傳感器，可用于人體大尺度運動的檢測，也可用于小尺度運動和微弱生理信號（比如脈搏）的檢測。

● 情緒手套

這種手套通過檢測手掌的溫度、脈搏和皮膚的導電性來確定人的情緒 。一旦心情壓抑、情緒焦慮，手上的手套就會一閃一閃地發光警告，這時你最好放下手頭的工作，去呼吸呼吸新鮮空氣或者是喝杯咖啡放松一下。

可穿戴智能紡織品——醫療健康

● medical襯衫

帶有多個傳感器以及信號發射裝置,可以檢測穿著者的體溫、心跳和血壓等數據，并通過衛星將這些數據傳送到醫院，便于醫院對病人實行遠程看護。一旦發生緊急情況，醫院可以通過襯衣上的衛星定位裝置及時找到病人進行搶救。

● 健康公司Siren Care智能襪子

利用溫度傳感器監測足部炎癥反應的智能襪子，來幫助糖尿病患者今早發現足部問題。采用了不可充電設計，單次使用可以維持6個月的續航。這得益于其自動休眠機制，當你穿上襪子時，它才會進行工作，否則它將會進入休眠模式。當然，它也具有防水性能，可支持機洗。

● 嬰兒連體衣

這款智能嬰兒連體衣能夠實現家長的心愿，家長可以通過IOS或Android應用，監測嬰兒的呼吸頻率、體溫等體征數據。通過手機App，家長還可以設定報警。當生理數據超出設定，就會在手機上發出報警。

● 美信公司 Sensatex 智能T恤

檢測心率、溫度、呼吸以及消耗了多少卡路里的熱量。也可以在穿衣人心臟病發作或虛脫時發出警報，從而降低突發性死亡的概率。

● HAL Exoskeleton肢體輔助機器人

這款可穿戴形態的輔助機器人主要針對醫療健康市場，用于提升患者的負重能力。內置傳感器可以捕捉人類的身體電脈沖，預測穿戴者的運動行為，并且估算出運動所需要消耗的能量，然后將這些能量傳輸到關節處，實現外力負重。

● 智能服裝的可持續健康監測體系結構

可穿戴設備目前存在的問題

● 功能服務單一，用戶粘性低

● 多為智能手機配件，獨立性不強

● 技術成本過高，電池續航能力差

● 信息安全存在隱患

● 創新意識薄弱，同質化產品較多

● 數據采集模糊，缺乏完善的反饋機制

智能交互技術、微型集成技術、柔性電子技術、數據處理技術成為當前可穿戴智能紡織品的主流技術發展方向。隨著技術的進一步成熟，產品的多元化、時尚性與功能性成為未來發展的新亮點、新突破。這就要求更多地關注用戶需求、降低開發成本、加強安全管理。通過產業鏈的整合、生活管家、產品外形設計進一步挖掘用戶剛性需求。此外，一些適用于特殊行業和用戶群體的設計將成為發展方向。