電子智能紡織品的發展現狀及應用展望

陸春曉

通標標準技術服務有限公司杭州分公司 浙江杭州 310052

進入21世紀以來，學科間知識不斷交叉融合，先進的科學技術在新型紡織材料中得到廣泛應用。當前，紡織品正朝著智能化、交互式、功能高度集成化的方向發展，使得紡織品具有了對溫度、熱量、電磁場、位置、運動、力、輻射、濕度、生物活性等量等測量和感應功能，渴望在航天服、惡劣環境下的工作服以及運動休閑服飾中起到信息傳遞、信號反饋、生命保護等特定功能，故在航空航天、生物醫學、休閑娛樂、體育運動、醫療保健等領域有著重要的應用前景和巨大的市場潛力。隨著新材料新技術的不斷問世，其紡織品必將會有很廣闊的應用前景。

1 智能紡織品的概念及分類

1988年日本高木俊宜教授最早將信息科學融于材料構性和功能中，提出智能材料（SmartMaterials）。智能材料是指根據外部環境的變化，自身感知并做出判斷，發出指令，執行和完成相應的行為，并且集自檢測、自診斷、自監控、自矯正、自適應及自修復為一體的功能材料。根據智能材料的特性可將智能材料分為被動智能材料、主動智能材料和高級智能材料[1]。被動智能材料對外界條件只能感知，如壓電材料、電流變體、磁流變體、光導纖維等；主動智能材料能夠感知外界的刺激，并對刺激做出相應的響應與環境相協調，如光熱致變材料、形狀記憶材料、相變材料等；高級智能材料既能感知外界環境刺激并作出相應，還能自動調節以適應外界環境的條件和刺激，如集機械、電子、紡織于一體的材料等。

2 具有潛力的新型智能紡織材料

（1）永遠不會變干的材料。由聚合物和水制成的材料，可導電且不會變干。應用領域：可以用于制作人造皮膚以及具有仿生功能的柔性機器人。

（2）讓皺紋消失的材料。將這種細膩而柔滑的聚合物涂在皮膚上，能夠瞬間拉緊皮膚、消除下垂，在不知不覺間讓皺紋消失。應用領域：在護膚品開發和皮膚病治療方面具有良好應用前景。

（3）人造蜘蛛絲。細菌被喂食糖、鹽和其他微量營養素以產生絲蛋白質，然后將這種蛋白質變成細粉末，制成纖維、復合材料等。應用領域：紡織材料、醫療和飛機船舶制造等領域。

（4）仿生塑料。該材料是從丟棄的蝦殼中提取的殼質和來源于蠶絲的絲素蛋白組成，復制了昆蟲表皮的強度、耐久性和多功能性。應用領域：可用于制造迅速降解的垃圾袋、包裝材料和尿布。作為一種特別堅固的生物相容性材料，它也可用于縫合承受高負荷的傷口，例如疝修補或作為組織再生的支架[2]。

（5）自修復（愈合）材料。自修復材料是一種可以感受外界環境的變化，集感知、驅動和信息處理于一體，通過模擬生物體損傷自修復的機理，在材料受損時能夠進行自我修復的智能材料。應用領域：軍用裝備、電子產品、汽車、飛機、建筑材料等領域。

（6）Karta-Pack（棉纖維）。100%的回收材料，來自廢棄的牛仔褲和T恤，兼具棉的質感和塑料的剛性。應用領域：高端包裝、家具設計等。

（7）柔性電池。該柔性電池由纖維紡制而成，彎曲性能好，可以在不影響其性能的情況下彎曲幾千次。應用領域：是未來智能服裝、電子紡織品、可穿戴設備以及可變形移動設備的完美選擇。

（8）生物質來源的可生物降解的紡織品。利用藻類、細菌、真菌、酵母等活體生物制造可生物降解的紡織品，創造環境友好材料，將服裝行業從浪費和污染中解脫出來。應用領域：服裝、紡織。

（9）高強生物材料。該材料由源自木材和植物體的纖維素納米纖維制成，最終結構的拉伸模量為86GPa，拉伸強度為1.57GPa，比蜘蛛絲強度高8倍，而且可生物降解。應用領域：用作塑料和其他不可降解物體的絕佳替代品。

（10）石墨烯氣凝膠。堅固有彈性且質輕，可以吸收高達自身重量900倍的油脂。石墨烯氣凝膠密度0.16mg/cm3，比氦氣輕，僅為氫氣密度的兩倍。應用領域：清理海洋石油泄漏，或作為一種非常有效的保溫材料。

（11）真菌泡沫。由植物秸稈、水稻和小麥殼等農作物廢料與蘑菇的根部粘結在一起制成的菌絲體。應用領域：用作汽車保險杠、門、頂蓋、發動機艙、汽車行李箱襯層、儀表盤以及座位的石油基塑料泡沫替換物。其他潛在用途包括桌面、沖浪板和服裝。

3 未來智能紡織品的發展趨勢

在目前智能紡織品的開發過程中，堅持的理念是針對某些特定的功能要求，結合相應的功能或智能纖維，以及其他智能材料，以織造或整理的形式加工成或引入到紡織品中，從而開發出能夠滿足用戶需求的紡織品[3]。智能紡織品能夠實現的關鍵是多種技術的相互融合，隨著紡織科學技術的發展，智能紡織品的功能將會更加的完善，它的發展主要有以下幾個方向：

（1）多功能化：目前智能紡織品的技術還沒有實質性的突破，還不能實現一物多用的智能紡織品，而隨著科學的不斷進步，多功能的智能紡織品將會陸續的出現。

（2）易于穿著。智能紡織品的出現就是為人類生活的方便服務的，所以要便于穿戴，提高智能紡織品的舒適性，使其可以像普通織物一樣可以洗滌，整理。

（3）低成本化。智能紡織品的研究應當朝著低成本的方向發展，采用低成本的組合技術，從而適應不同層次的消費者。

（4）綠色環保。電子智能紡織品存在的一個最大的問題就是它會像其他電子產品一樣產生電磁波輻射，將來的智能紡織品應當盡量的避免這些電磁輻射，同時生產過程中要盡量的減少資源的浪費。

（5）美觀性。為與時尚接軌，智能紡織品還必須注重它的美觀性能，這樣可以更好的迎合廣大的消費者。

4 結語

智能功能纖維以及智能紡織品的研究開發工作已進入一個新的階段，更注重高性能、高附加值。智能紡織品必須朝著多功能、易穿著、低成本、環保型、美觀化的方向發展。預計到2020年，智能纖維和智能紡織品將成為世界紡織品市場的主流，而隨人們生活水平的提高和智能紡織品需求的增長，其發展的前景將會非常的廣闊。