高性能服裝與材料切中冬奧會(huì)剛需

文/ 北京服裝學(xué)院 鄭浩 趙雅捷 胡紫庭 劉莉 翻譯/葉蕾

從服裝自發(fā)熱技術(shù)、耐磨又保暖的高性能材料到可自然降解的環(huán)保材料，2022冬奧會(huì)影響下的高性能服裝與材料展現(xiàn)出新的特點(diǎn)

北京冬季奧運(yùn)會(huì)將在 2022 年 2 月 4日開幕。在“帶動(dòng) 3 億人上冰雪”的總目標(biāo)指引下，國(guó)家科技部、工信部都強(qiáng)力推出冰雪產(chǎn)業(yè)刺激計(jì)劃，推動(dòng)國(guó)產(chǎn)品牌、國(guó)內(nèi)相關(guān)行業(yè)的科技發(fā)展。運(yùn)動(dòng)服裝產(chǎn)業(yè)更是受到冬奧潮流的影響，不斷在性能上實(shí)現(xiàn)突破。

高性能運(yùn)動(dòng)服裝是集人體科學(xué)、紡織纖維科學(xué)、時(shí)尚設(shè)計(jì)等諸多學(xué)科為一體的專業(yè)型產(chǎn)品。高性能運(yùn)動(dòng)服裝不但對(duì)身體起到基礎(chǔ)防護(hù)作用，還要在一定程度上提高運(yùn)動(dòng)員的競(jìng)賽成績(jī)，因此高性能運(yùn)動(dòng)服裝對(duì)面料的要求較高，既要具備基礎(chǔ)的吸濕快干、高彈柔軟性能，也因相應(yīng)的環(huán)境與運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目所需，對(duì)材料的防水透濕、高保暖、防紫外、防切割穿刺、低阻力等性能提出要求。所以運(yùn)動(dòng)服裝高性能材料的研發(fā)更具有前瞻性，一種新材料的問世和廣泛使用也許帶來一種全新的著裝體驗(yàn)。

從升溫快、加熱均勻的服裝自發(fā)熱技術(shù)，到耐磨又保暖的高性能材料，以及可自然降解的綠色環(huán)保材料，哪些高性能服裝與材料科技切中了冬奧會(huì)的剛需？

快速、均勻升溫的服裝自發(fā)熱技術(shù)

傳統(tǒng)的保暖服裝是通過增加服裝厚度、增加隔熱空氣層等降低服裝導(dǎo)熱系數(shù)的方法對(duì)外界冷空氣進(jìn)行隔絕，從而起到保暖作用。目前，比較有效地針對(duì)低溫環(huán)境下的人體防護(hù)是積極保暖服裝，也稱為自發(fā)熱服裝，它不同于傳統(tǒng)保暖服裝，是采用自發(fā)熱材料與服裝結(jié)合，使得服裝具有主動(dòng)給熱功能。在個(gè)體防護(hù)、體育運(yùn)動(dòng)以及醫(yī)療保健等領(lǐng)域中，都具有很好的應(yīng)用前景。

自加熱服裝根據(jù)加熱形式的不同，包括太陽能加熱、化學(xué)能加熱、空調(diào)調(diào)節(jié)、相變材料及電加熱等。電加熱元件為智能電發(fā)熱服裝的重要組成部分，現(xiàn)階段應(yīng)用于加熱元件制備的材料主要包括金屬材料、鍍金屬材料、導(dǎo)電高聚物、石墨類導(dǎo)電材料等。其中，碳納米管加熱片、石墨烯加熱片是主流加熱片中綜合性能最好的兩種，具備升溫速度快、加熱均勻、加熱溫度穩(wěn)定等特點(diǎn)。

碳納米管（Carbon Nanotubes）是一維的納米碳材料，碳原子以六邊形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)連接，具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、高導(dǎo)電等優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性能。另外，碳納米管具有非常大的長(zhǎng)徑比，使其可以通過范德華力自組裝形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的薄膜，而不需要任何基底的支撐。自支撐的結(jié)構(gòu)使碳納米管薄膜具備非常好的柔性，并兼顧非常好的力學(xué)強(qiáng)度，可以任意彎折并保持穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)及電學(xué)性能。在柔性電子器件領(lǐng)域中，碳納米管薄膜可以發(fā)揮其特性，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。蘇州捷迪納米科技有限公司的碳納米管加熱技術(shù)，使用的碳納米薄膜厚度5微米，每平方米重5克，可以實(shí)現(xiàn)均勻加熱。自支撐的結(jié)構(gòu)使碳納米管薄膜比現(xiàn)有的加熱材料更薄、更柔軟。目前捷迪納米科技的電加熱產(chǎn)品已經(jīng)被安踏、361°、小米等多個(gè)品牌應(yīng)用于加熱服裝中。

石墨烯（Graphene）是一種由碳原子以 SP2 雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。石墨烯具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性，在材料學(xué)、微納加工、能源、生物醫(yī)學(xué)和藥物傳遞等方面具有重要的應(yīng)用前景，被認(rèn)為是一種革命性的材料。山東圣泉集團(tuán)以石墨烯薄膜作為加熱元件，為國(guó)家高山滑雪集訓(xùn)隊(duì)等隊(duì)伍設(shè)計(jì)加熱服，加熱服具有升溫速度快、加熱均勻、耐水洗等特點(diǎn)。

耐磨又保暖的高性能材料

氣凝膠（Aerogel），又稱為干凝膠，是這兩年較受關(guān)注的隔熱材料。當(dāng)凝膠脫去溶劑后，凝膠的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中充滿的介質(zhì)是氣體，外表呈固體狀即稱為氣凝膠。氣凝膠因其半透明的色彩和超輕重量，有時(shí)也被稱為“固態(tài)煙”或“凍住的煙”。這種新材料看似脆弱不堪，其實(shí)非常堅(jiān)固耐用，最高能承受1400攝氏度的高溫。氣凝膠的這些特性在航天探測(cè)上有多種用途。

俄羅斯“和平”號(hào)空間站和美國(guó)“火星探路者”探測(cè)器上，都用到了氣凝膠材料。OROS Apparel 是由 OROS 公司設(shè)計(jì)制作的防寒外套，外套材料是從美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）的技術(shù)中得到啟發(fā)，這種材料原為航天飛機(jī)絕緣材料——?dú)饽z，OROS 公司在此基礎(chǔ)上開發(fā)了一種叫SolarCore的新材料并將它制作成服裝。SolarCore與傳統(tǒng)的保暖材料（如鵝絨）相比保溫性提高了70%，而且制成的外套更輕、更薄,穿著體驗(yàn)也更舒適。

OROS 公司聲稱，通過兩年時(shí)間與市面100多種行業(yè)領(lǐng)先保溫材料進(jìn)行了對(duì)比測(cè)試，SolarCore比所有材料都暖和，測(cè)試人員用零下196℃的液氮進(jìn)行噴射，外套內(nèi)部依然能保持在32℃的溫度，因此能在整個(gè)冬季使用。

英國(guó)運(yùn)動(dòng)品牌Vollebak一直致力于研發(fā)各種黑科技運(yùn)動(dòng)服裝，2018年宣布推出一款石墨烯能量型夾克。這款石墨烯外套一層面料覆上石墨烯涂層，石墨烯涂層的一面是槍金屬灰色，另一面是啞光黑色。石墨烯面層傳導(dǎo)熱量，冬天這面穿在內(nèi)側(cè)來平衡皮膚溫度。夾克在陽光下有溫升效果，整體上防水，透氣，耐磨效果好，但品牌以概念性為主。

山東圣泉集團(tuán)在2019年年初依托該公司石墨烯紗線推出時(shí)尚品牌Yorro Tang，具有持久抑菌、抗靜電、遠(yuǎn)紅外、防紫外等特點(diǎn)，正在等待市場(chǎng)檢驗(yàn)。

可自然降解的綠色環(huán)保材料

在申辦2022年冬奧會(huì)伊始，北京就提出了“以運(yùn)動(dòng)員為中心、可持續(xù)發(fā)展、節(jié)儉辦賽”三大理念。綠色環(huán)保理念將是冬奧會(huì)關(guān)注的重要方面，同樣也是高性能服裝生產(chǎn)企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。

PrimaLoft?是一個(gè)獲得專利的合成超細(xì)纖維隔熱材料品牌，于20世紀(jì)80年代為美國(guó)陸軍開發(fā)。目前，Primaloft?公司正在推出首款完全使用回收材料制成，可自然降解的新型纖維——Primaloft BioTM。在不影響其性能的情況下，這種新型纖維能夠以一個(gè)非常快的速度進(jìn)行生物降解，因?yàn)檫M(jìn)行了纖維改性，當(dāng)其暴露在合適的環(huán)境中，比如垃圾填埋場(chǎng)或海洋中，這些環(huán)境中自然產(chǎn)生的微生物會(huì)以加速度吞噬纖維，使絕緣層回歸自然，生物降解過程留下了水、甲烷、二氧化碳和生物量。PrimaLoft?生物隔熱層只有在特定環(huán)境中暴露于微生物時(shí)才會(huì)生物降解，因此在服裝整個(gè)使用周期內(nèi)，隔熱層依然保持高度耐用，不會(huì)改變服裝的性能、外觀和穿著感覺。

為了確定纖維的生物降解速率，Primaloft BioTM在模擬填埋環(huán)境條件下進(jìn)行深入試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在365天內(nèi)這種纖維達(dá)到近乎100%的生物降解，而在相同條件下，標(biāo)準(zhǔn)聚酯基本上沒有降解。目前，這種生物纖維還在進(jìn)行海洋環(huán)境試驗(yàn)。Primaloft BioTM纖維預(yù)計(jì)將于2020年進(jìn)入消費(fèi)市場(chǎng)。