智能服裝材料及其在安全性服裝中的應用

丁穎

關鍵詞：智能服裝材料;安全性服裝;應用

前言：智能服裝作為服裝行業的一個主要分支，隨著科學技術的不斷發展，為智能服裝技術發展不斷向前奠定了堅實的基礎。當前，智能服裝無論是在材料開發還是智能元件使用上都在進步，隨著人們生活水平的提高，對智能服裝方面的需求也在逐漸增加。基于此，文章就智能服裝材料及其具體應用展開詳細分析。

一、智能服裝材料簡述

1.1 研究情況

智能服裝材料即擁有傳統服裝材料風格與智能材料特性的服裝材料，這種材料兼具信息存儲、傳遞及轉化等功能。其形狀主要分為三維塊狀、一維纖維狀、納米粉體狀、二維薄膜狀等。這里面智能纖維因為長徑比可加工且較大，故而這方面研究相對成熟。在服裝功能逐漸擴展的當下，很多非纖維狀電子信息材料逐漸應用到服裝行業中，并且逐漸與服裝結合起來。

當前，智能服裝材料設計思想主要包含材料多功能復合及仿生設計兩種。對此，國外發達國家的研究較為先進，例如，芬蘭智能電子信息材料已經實現量化生產，但因為智能服裝材料研究興起時間較短，且不同國家對此有不同的見解，當前難以形成規范化的知識體系。再者，產品可靠性與性能特點也需要進一步研究，當前國內的研究主要是借鑒國外經驗，一些研究學者在智能服裝材料開發及應用方面作了簡單介紹。隨著時間的推移，這兩年來，國內開始創立自然科學基金，加大了相關項目的研究，尤其是在航空航天智能服裝材料方面的研究。

1.2 智能服裝材料開發及應用

現今，智能服裝材料種類與分類較多，常見的兩類主要為：一、智能纖維;二、非纖維類智能服裝材料，這里面電子元件十分常見。

（1）智能纖維。智能纖維服裝材料，在智能服裝材料開發及應用中十分常見，下面文章將主要介紹其中幾種。

1）智能凝膠纖維。智能凝膠纖維即在外界環境刺激下發生體態變化的凝膠纖維。結合外界刺激情況，又可以將其分為溫敏、電敏、pH 響應性等種類，這里面最為常見的是pH響應性凝膠纖維。

智能凝膠纖維因其自身的相容性、適應性，常被應用于智能紡織中，例如，智能抗菌、防紫外線織物及蓄冷紡織品等。

2）形狀記憶纖維。形狀記憶纖維主要指的是在特定條件下產生塑性形變，或者在特定外界條件下可以恢復到最初形狀的纖維，一般情況下可以將原始纖維設計為螺旋、直線與波浪形。形狀記憶纖維主要分為：記憶合金纖維、聚合物纖維、形狀記憶功能纖維等3種。

形狀記憶纖維常在紡織品中使用，另外，也可以將其研制成多功能與品種的服飾，例如，防水透濕服、抗浸保溫服、隔熱服等。特別是可以將其應用到下面幾種地方：一、領口、下擺、袖口等有一定保形要求的位置;二、可用在衣服肘部、膝部等位置;三、用在保形性差的針織材料中，有效調整織物性能。

3）相變纖維。相變纖維可以自動感知溫度環境變化而智能調溫。其可以將相變材料技術和纖維制造技術融于一體。這里面的物質通過物質形態的轉化可以讓纖維進行雙向溫度調節。若外界環境溫度較高且超過材料標準數值，則材料會發揮其制冷效果;相反，材料則會發揮自身的放熱效果，從而更好地適應周遭的溫度環境。相變材料可以分為無機、有機、復合材料三種。其加工方法主要分為微膠囊混合法、復合紡絲法、涂層法。當前市場中有代表性的相變纖維產品有很多，這些產品能在復雜的溫度環境下循環利用，因此這類材料常在滑雪服、軍服、登山服中使用。

4）智能變色纖維。智能變色纖維材料作為一種特殊材料，在外界環境的刺激下，其可以發生相應的顏色變化。一、溫敏變色纖維。溫敏變色纖維原理為：在外界環境的作用下，纖維內層及表面變色物質會發生結構轉變，當其他溫度刺激時，這種變色物質會恢復原來的狀態，即顏色出現可逆變化。也是基于這一特點，使得這一材料多用于軍事偽裝中。二、光敏變色纖維。其變色原理是：可見光照射中，一些化合物分子結構會發生變化并產生新的化合物，當在另外的光照下，這一化合物會恢復原狀態，如此循環即出現可逆變化。關于這一材料的研究，國內東華大學中曾做過相關研究，即在自然光下光敏變色纖維可以在藍色和無色中出現可逆變化。

5）光導纖維。光導纖維可以將光封閉到纖維內部，且可以用波導形式傳輸光學的復合纖維，所以這一纖維也叫智能光纖。這種材料主要包括2 部分，即包層與纖芯，其傳輸性能優異，可以提供準確的系統狀態信息。當前波導傳輸中常見的2 種纖維結構主要為：一、階躍型。這種類型的光導纖維包層和纖芯界面可以構成全反射，所以光在里面主要呈現鋸齒狀前行。二、梯度型。梯度型光導纖維光芯折射率會隨著軸線徑向而減小，所以傳輸期間會產生周期發散與匯聚，最終呈波浪式前行。制備光導纖維的方法包括沉積法、棒管法、離子交換法、共混法等。光導纖維柔性好、直徑細、容易加工，另外還有信息感知與傳輸等功能，因此常被認作首選傳感材料，且近些年常用在不同傳感器中，以便能對外界環境壓力、位移、溫度等情況進行合理監控。

（2）非纖維類智能服裝材料。

智能纖維在服裝中有很多應用形式，而非纖維智能服裝材料的應用主要是通過附加形式和服裝結合在一起，尤其是對電子智能服裝材料。電子智能服裝材料作為信息技術與電子技術的融合，將其應用到紡織服裝中，即為電子智能服裝材料。為了在其中有效融入科技與時尚，同時兼顧服裝的實用性，現階段電子智能服裝材料物理性能主要特點為：一、拉伸強度較高;二、撕裂強度較高;三、耐磨損性較強;四、滲透性可控;五、可洗滌;六、尺寸較穩定;七、具有較強的應變恢復性;八、質量較輕。

微型器件與柔性器件研究推動了非纖維類智能服裝材料在服裝中的應用，電子類產品運行和供電電源密切相關。微型器件即為人們常說的智能傳感器，例如常見的光線傳感器、微芯片傳感器等，柔性器件像軟鍵盤、柔性開關及柔性顯示器等。供電電源作為電子信息類服裝發展的重要階段，一直以來很多新型供電方式的出現，給這類服裝行業發展提供了新的機遇。例如，常見的體能發電、溫差發電及太陽能發電等。

二、安全性服裝設計

安全性服裝設計將安全作為主要目標，這里主要研究的是智能化安全服裝，將智能服裝材料當作安全因子，是實現智能化安全服裝的主要基礎，但將其用于服裝中可能存在安全性與舒適性方面的問題，基于此，研發安全性服裝期間應加強功能、色彩、款式三項設計融合，另外，還應合理運用多學科知識。

2.1 設計原則

安全性服裝設計將用戶作為核心，安全作為主要目標，智能服裝材料在安全服裝設計中的應用也應遵循如下原則，做到下面幾點：一、分析設計群體需求;二、優化設計手段;三、保證設計過程安全環保。安全性服裝中的安全，即需要對服裝設計進行安全評價，標準即為對安全性服裝的安全性進行評定的主要依據，再者，標準相對較多，即使是統一服裝，在不同國家其對應的標準也各不相同，例如，常見的國際標準、英國標準、國標、歐洲標準等;再者，不同服裝種類下的標準也各有差異，例如，嬰幼兒與成年人、孕婦等服裝方面的標準各不相同，所以將智能服裝材料用到安全性服裝中需要注意建立服裝安全系統，便于在其中形成良性循環。

2.2 設計方法

和傳統的服裝色彩和款式設計不同的是，將智能服裝材料用到安全性服裝實踐期間，可以將色彩、款式、功能設計等融為一體。

（1）功能設計;安全性服裝將安全放在首位，但受到智能服裝材料的影響，尤其是電子類材料，其難以進行隨意編織，所以將智能服裝材料應用到安全性服裝中一定要加強功能設計，例如，結合服裝款式和結構對柔性電路進行設計。開展功能設計期間，需要先結合目標用戶需求展開詳細調查，在對傳統服裝進行分析，找到其中的優劣勢，避免在新設計中增加工作量。再者，采集功能設計手段，然后結合用戶需求做好信息篩選，在此期間，還應努力協調各方矛盾，最后選擇最佳設計方案。

（2）款式設計。安全性服裝在對款式進行設計期間，應與功能設計相結合，選擇恰當方法開展實際設計工作，例如常見的刺繡與圖案設計等，確保服裝功能與美觀性相互統一。

服裝款式設計方法較多，但因為安全性服裝是新的種類，進行款式設計時沒有太多可參照的范本。早期的安全性服裝設計更加看重功能，所以美觀性難以達到用戶審美要求，但近年來隨著科學和時尚的高效結合，安全性服裝設計逐漸朝著時尚的方向發展。

（3）色彩設計。色彩設計和款式設計作為服裝設計的重點，智能服裝材料在安全性服裝中的應用應充分考慮色彩設計。近幾年，某公司嬰兒連體衣設計中，電子元件設計中使用了綠色，可以讓人忽略電子元件的危險性與生硬特點。當前，服裝設計師在服裝設計方面主要從色彩位置、形狀、面積等方面入手，確保服裝更加舒適，從而將服裝設計中的色彩、功能、款式等設計融合起來。再加上納米技術、微膠囊技術等的應用也為色彩設計提供有力支持。另外，近年來的流行色也為色彩設計提供了新的方向。

結語：

綜上所述，在科學技術不斷發展的當下，人們的安全意識不斷提升，安全性服裝設計逐漸引起人們關注，智能服裝材料作為一種新型材料，將其合理應用到安全性服裝設計中，可以促進智能服裝材料在安全性服裝中的應用。