皮鞋透氣排汗功能發展現狀研究

王幫芬，羅雪玲，呂憲昊，劉曉影

1　人腳出汗情況及舒適性分析

長期研究發現,當人腳皮膚平均溫度為28～33℃;鞋腔內相對濕度在40～60%范圍內時,腳處于最佳舒適狀態。[1]當人在行走或運動過程中，隨著體溫升高，血液循環加快，腳會分泌汗液。如果不及時對腳進行透氣排汗，在高溫、高濕的情況下，鞋腔內容易繁殖大量細菌，人腳易散發異味，甚至產生病變。

人腳主要通過排汗散發熱量，汗液在細菌的作用下分解出酸性物質,其對皮膚具一定刺激性，易使人腳產生腳氣、腳癬等腳病。為保證人腳在穿鞋狀態長時間處于良好的舒適狀態，如何將汗液從鞋腔內快速排出，是鞋腔內長時間保持干燥衛生狀態將成為鞋子舒適性設計的重要考慮因素之一。人腳的不同部位，汗腺的分布情況不一樣，腳心及跖趾關節部位的汗腺分布密度最大，平均1平方厘米300-350個。汗腺分布最少的是腳掌、外踝及跟部。在設計鞋內底部件時，根據汗腺的分布情況，選擇恰當的材料、合理的結構設計，在汗腺分布密度大的部位，充分考慮所選擇材料的吸濕和透氣性能，合理的排汗散熱結構設計，確保濕氣能及時的被吸收或排除。

人體含有大量的水分,經常有水分從皮膚表面蒸發。腳在靜止狀態下、水分蒸發約0.5～1.6g/h,腳在中等負載時為1.8～3.2g/h,在負載很重時為6～12g/h。[2]因交感神經系統控制汗腺的分泌及血管的收縮，當汗液分泌過多時，人體會自動關閉淺層皮膚的循環系統，造成對足部的供血不足，使足部皮膚濕冷。尤其在冬天，當外界溫度比體溫(36～37℃)低很多時，汗液自身揮發也會帶走一部分熱量[3]，人腳散失熱量的速度迅速提高，如“汗腳”失去熱量的速度比“干腳”快25倍。當人腳不斷散熱，鞋腔內無法及時透氣排汗時，內部溫濕度不斷升高，人腳大量出汗后熱量開始迅速流失，腳部逐漸發涼，最終可能導致凍瘡等疾病。

2　國內外透氣排汗功能鞋發展現狀

隨著經濟的快速發展，人們不再滿足于鞋款的造型設計或基本的穿著功能，對舒適性要求越來越高，尤其是常見的透氣性、透水汽性、吸濕性等方面的要求；在傳統的制鞋業已經成熟的情況下，由于勞動力成本、材料成本不斷提高，環保監督越來越嚴格，制鞋企業生存越來越困難。為求生存，越來越多的企業開始尋求新的突破口，企業紛紛轉型，其中包括原創品牌、科技功能設計等，以此增加產品附加值?，F在許多鞋類公司相繼推出自己的產品，鞋子不僅可以保暖，還能定位、監測、透氣排汗等，功能鞋市場成為企業新的利潤點；由于科技快速發展需要，目前國家政策大力扶持智能制造，其中智能穿戴也將成為鞋服飾品行業發展趨勢。

在排汗透氣鞋擁有強勁發展勢頭的情況下，針對人們對鞋類產品的透氣性的普遍需求，各種排汗透氣鞋產品層出不窮。目前市場上出現的排汗透氣功能設計主要分為以下幾大類：

2.1　材料功能設計

將具有特殊理化性質的材料應用于鞋幫或鞋底中，使得鞋款該部件具備相應理化性能。例如：2010年陳罘杲在《西部皮革》上發表的《LSMZ系列水氣單導式納米功能鞋的研究》一文里提到的LSMZ水氣單導式納米功能鞋，該鞋采用納米材料氧化鈦，氧化鋅復合材料在特定的條件下使改性后的納米粒子及納米薄膜構成的鞋底，中底及鞋幫具有水油雙疏效應且氣體能自由通過，具有排汗作用和抗菌作用。

2.2　技術功能設計

在鞋內加入具有自動化，半自動化裝置，使鞋子具有智能排汗透氣功能。例如：Digitsole智能跑鞋，這款跑鞋的主要功能是通過佩戴者日常的走步路數消耗的卡路里了解其是否感覺寒冷，同時內置加熱裝置，檢測到用戶感受到寒冷的相關反應時自動加熱；在2015年的《西部皮革》上，劉曉影等發表的《男鞋自排汗散熱功能研究》一文中提到的自排汗男鞋則是內置散熱排汗裝置，通過測定鞋腔內溫濕度變化，自動調整裝置的運作狀態，保證鞋腔內溫濕度維持在腳體最舒適的范圍內。

2.3　結構功能設計

目前，市場上大部分的透氣排汗功能鞋都是通過結構改良和改變孔洞結構讓鞋子具有更好的排汗透氣性能。例如：GORE-TEXSURROUND OUTDOOR鞋品科技用創新性的“腳底透氣技術”讓戶外徒步者無論何時都能感受到腳部干爽，其所采用的獨特結構利用汗氣通過GORE-TEX薄膜排至鞋底“透氣夾層”的開放結構中，再由鞋側的“開窗式”透氣孔排出濕氣的透氣原理。不僅可以持久防水，還能加快腳部汗氣排出，保持腳部全天候干爽舒適。

2.4　綜合設計

將各種優勢功能進行組合應用，賦予鞋子更多、更強大的功能，并針對不同消費群體采用不同的功能組合，以適應更多的消費需求。

例如，雙馳兒童智能鞋，采用低多邊形風格設計出TPU一體成型，采用最新的TPU貼合網布制作工藝，在減輕鞋品重量的同時增加其彈性，從而提高鞋品穿著的舒適性，更在耐磨性、耐曲折撕裂、抗寒、防霉抗菌等諸多方面提升了鞋品品質。還無縫連接了智能穿戴設備，帶有GPS定位系統，防止兒童的走失。而雙馳另一款智能足球鞋同樣使用TPU貼合網布制作工藝，并內置速度傳感器，記錄瞬間速度、最快速度、沖刺次數、步頻、移動距離甚至高強度下的奔跑時間等關鍵性指標，這些數據可實時同步到手機APP上，為球員個人的訓練方向以及教練制定比賽戰術時提供數據支持。

綜上所述，目前國內外的透氣排汗鞋市場涉足企業很多，但是主要在于革新鞋子結構、采用高新科技材料以及加入高科技裝置于鞋內，而達到透氣排汗的目的。在材料上實現特殊功能的鞋子現在已有許多，例如納米空調鞋，抗菌殺菌材料的抗菌除臭鞋等。但是將高新科技元件裝入鞋內的鞋子就比較少，目前國內外在這方面的應用還處于探索階段。因此，透氣排汗功能鞋具有很大的發展空間。

3　皮鞋排汗散熱功能發展趨勢

3.1　材料方面

一雙皮鞋質量的好壞，穿起來舒服與否，不但與設計、制作工藝有關，也與各部件材料的選擇密切相關。鞋材的性能影響著鞋腔內的微氣候,決定鞋腔內的溫度和相對濕度，其中溫濕度是影響人腳舒適性和衛生性能重要因素之一。選擇具有較好通透性、吸濕性的透氣型材質，能夠提升鞋類產品排汗透氣性能。針對排汗散熱皮鞋的功能需求，鞋部件的材料選擇也有一定要求。

（1）面料：常見的透氣型材質有具有良好透氣功能的天然材質和具有某些特點或科技含量的合成材質。常見合成革的衛生性能遠不如天然皮革,因此透氣排汗皮鞋的鞋面選擇天然皮為原料居多。在透氣鞋的研發過程中，通過一定的技術手段還可提升皮革透氣性能。近年研究較多的新型智能調溫纖維，是采用纖維制造技術與PCM(相變材料，phase change material)相結合而開發的智能纖維，具有雙向溫度調節作用。在外部環境升溫或降溫時，能夠主動吸收或釋放熱量，保持溫度的恒定，使人體始終處于舒適的溫度范圍。這種纖維對溫度的控制具有一定的主動性和智能性。[4]很適合用于排汗透氣鞋的制作。不僅能夠滿足人們對鞋靴舒適性的要求，而且能提升鞋靴產品的檔次及特色。

（2）里料：現階段主要選取以豬皮、山羊皮兩種皮為原料的皮里以及不同的紡織材料。美國斯坦福大學的科學家近期研發了一種低成本塑料材料，使用在服裝上，可以讓穿著者感覺涼爽，從而減少炎熱天氣人們對空調的依賴，減少能源浪費。這種材料通過兩種方式幫助穿著者的身體釋放熱量，體感溫差可達4華氏度。該材料如用于皮鞋里料，能更好的發揮排汗散熱皮鞋的散熱性能。

（3）襯料：皮鞋的襯里是為了防止延伸變形并改善腳面觸感而使用的補強性材料，皮鞋襯里及膛底在透水汽性和吸水汽性方面起了很重要的作用。因此襯里應選用具有良好透汽吸水性能的材料。諸如不易變形的紡織材料，以及皮革襯里，可以根據皮鞋的其他部件材料進行選擇搭配。近幾年大熱的石墨烯材料作為排氣散熱皮鞋用材也能大有作為。如石墨烯3D多層微氣囊技術，能制造出超輕、高彈且具備殺菌功能的鞋墊;織入石墨烯納米線的紡織品，能發熱、能導電，還能防止靜電;用石墨烯制造的高透氣防水材料，實現了高達85%的透氣率。

（4）不同材質面料組合：選取以上性能相對較好的幫面材料,采用不同的加工工藝組合后,根據不同皮鞋的穿著要求進行面料組合制作。

（5）底料：隨著高分子材料的發展，鞋底材料種類不斷增加。近年來由于環保意識的提高和人們對高品質鞋類產品需求量的增大，鞋底材料更多采用NR，PVC，PU，TR和EVA等。在作為透氣排汗皮鞋鞋底，在選材時，應該考慮防水耐磨性能和疏水性能。在不影響本身材料加工性能或影響極小的前提下,可以利用納米材料或高分子材料改性,選用多種材料進行復配,制備新型的鞋底材料使之具備高強、高韌等性能。國內外對納米粘土材料在塑料橡膠領域的應用已進行了廣泛深入的研究并且進入了產業化階段,未來可以利用納米材料的特有功能對透氣排汗鞋底材料進行性能改良,研制超輕、耐磨、防滑、防水的高性能鞋底。排汗透氣鞋在保證穿著舒適性后，如有其他特殊要求時可以根據實際需求選擇鞋底材料。

（6）外觀上：最完美的鞋子應該是美和其他功能并存的，排汗功能鞋除了具有除濕排汗效果之外，應該結合當下時尚流行趨勢選用大眾喜歡的款式進行設計，適當在結構上加入增高，緩震等其它附加功能，達到美且有益的狀態。

3.2　科技方面

現代科技快速發展，互聯網技術的成熟，中國的經濟進入一個高速發展的時期。隨著人們的生活水平逐漸提高，購買服飾不單單是為了保暖，更是對自我價值的一種實現，所以功能性的服飾和鞋子慢慢崛起。近年來，基于國家對智能制造的大力扶持，智能化和半智能化技術日趨成熟，云端服務和大數據技術逐漸興起，智能鞋已經進入探索階段，由于鞋子的散熱排汗功能依然是當今功能鞋的熱點，所以對未來智能鞋的功能設計趨勢有如下設想：

（1）半自動，半智能化透氣排汗功能設計。例如，帶有溫濕度傳感器的電路板當溫濕度達到臨界值時該裝置開始工作。這類裝置科技含量不高，但是效果很好能夠很好的解決現有鞋子無法解決的問題，而且利于大規模生產。

（2）高智能化透氣排汗功能設計。例如，由一系列的傳感器和一個后臺程序組成，可以實現完全的自動化，消費者可以隨時的通過pc，平板，手機開關裝置，并且還可以賦予其他娛樂性功能。

除此之外，未來自排汗功能鞋還可從免洗，款式可變，太陽能蓄電等新方向考慮。在完善現有功能的同時，結合消費者的需求，融合更多的實用性功能，提高顧客的用戶體驗，將更好的產品呈現給顧客。

以上所述為本人對透氣排汗功能鞋的未來發展趨勢所思所想，隨著時代的發展，皮鞋功能性、舒適性研究、開發必將成為鞋類行業發展的一大趨勢，本文中整合的現階段皮鞋透氣排汗功能發展現狀，以及提出的未來皮鞋排汗散熱功能研究發展可能性，望能夠對皮鞋未來功能性研究提供有利建議。

參考文獻：

[1]弓太生,鄧富泉,蔡放,胡飛.鞋腔內溫度和相對濕度與運動狀態的關系初探[J].中國皮革,2006(21)：22-25.

[2]丘理.腳的生理結構 [J].中國皮革,2002(24)：100-101.

[3]辛東升,弓太生,馬英華.腳體出汗狀況對鞋腔微氣候環境的影響研究 [J].皮革科學與工程,2010,20(04)：18-22.

[4]陳宇剛.智能調溫鞋材的織造及性能研究[J].中國皮革,2017,46(11)：39-45.