智能紡織品研究論文

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摘要本文就已開發成功或正在設計、研制、開發的智能型紡織品作了介紹，其中包括光響應類紡織品、熱調節類紡織品、結合電子技術類紡織品，并對智能紡織品今后的研究方向做了簡要的敘述。

關鍵詞智能紡織品研究進展

一、概述

所謂智能紡織品是指對外界刺激具有感知能力或兼具反應能力的紡織品。其中，對外界刺激具有感知能力的紡織品主要指光導纖維紡織品以及導電纖維紡織品；對外界刺激兼具反應能力的紡織品主要指形狀記憶紡織品、變色紡織品、防水透濕紡織品、蓄熱調溫紡織品以及吸濕放熱紡織品。由于這類紡織品具有較高的附加值，故有必要對其進行深入研究和開發。

本文根據現有資料及信息，對己開發成功或正在設計、研制、開發的智能型紡織品作簡要介紹，期望引起同行對這一領域的進一步關注。

二、各類智能紡織品

（一）光響應類紡織品

這類紡織品主要由自發光纖維所制得。自發光纖維，是一種剛剛興起的功能性纖維，目前僅在日本、美國有小批量的生產，一般是在合成纖維生產過程中加入少量的蓄光劑(主要成分為氧化鉛和一些稀土元素，平均粒度在2μm~3μm)。產品經光線照射10min~20min，即可持續發光8h~10h，顏色多種多樣，有黃、綠、藍等。如美國Beaverindustries和Glo~Tech兩大公司就分別以Glosafety和Glo~Tech商標名出售其自發光產品。

變色紡織品是一種能隨環境和溫度而自動改變顏色的紡織品，在陽光下鮮艷奪目，在綠蔭下柔和自然，在室內樸素淡雅，其原理是纖維和紡織品采用光敏染料染色。如士兵穿上它，在樹林里變成綠色，在草原上變成草黃色。在近紅外夜視儀、激光夜視儀、電子形象增強儀、黑白膠片和彩色膠片等器材和偵視技術面前會產生錯覺，不易被敵方發現，以達到隱蔽自己、迷惑敵人的目的。

（二）熱調節類紡織品

溫度調節方面主要可分為涼爽功能紡織品、保溫功能紡織品和自動溫度調節紡織品三大類，分別介紹如下。

1、涼爽功能紡織品

涼爽功能中最有代表性的就是美國杜邦公司用于生產cool-max織物的四溝道(Tefrachannel)聚酣纖維，它具有優良的芯吸能力，是將疏水性合成纖維制成高導濕能力的纖維。可將皮膚上的汗用芯吸導到織物表面蒸發并冷卻，有實驗證明在30min內，濕度的去除百分率，棉織物為52％。而cool-max為95％。

2、保溫功能紡織品

目前這種類型的紡織品主要包括積極保暖和積極產熱兩方面的功能。Toyobo和Mizuno兩大公司正在聯合推廣一種“breath-thermo”產品，屬于一種包含有交聯聚丙烯類的滌綸纖維。所應用的這種化學物質還因為具有很強的吸水能力經常被用做醫用干燥劑。

Tomy公司的“Warmsensor”機織物包含有特殊的陶瓷粒子，結構由吸收、絕緣、隔熱三層組成。與普通機織物相比，其內部溫度要高出2℃~3℃，Asics公司已將其用于運動內衣、內衣、滑雪服中。由Maldemnills生產的“Porlatech”是內置鋰電池的服裝。其中熱盤可以連續維持5h，以保持服裝內的溫度。Goldwin公司目前已開始向市場推廣這類產品。

在1998年冬季的奧林匹克運動會上，200名瑞士運動員和300名記者就穿著了Descent的“Mobilethermo”夾克，這種夾克內置了加熱體系。從而保證了內部溫度控制精確性。Mitsubishirayon公司生產的“Thermocatch”熱絕緣體系屬于聚丙烯睛纖維。但是其中心為具有光熱轉換功能細微的陶瓷粒子。其表面為氧化銻。據報道在普通的纖維中僅僅混入10％該纖維，就可將服裝內的溫度提高2℃~8℃，快干、良好的導電性能也是其突出的功能。

與Descente一道，Unitika公司也成功生產出一種產熱紡織品So1ar＆microtype，它是在聚酰胺紗的截面中加入ZrC而形成的，與普通的聚酰胺產品相比，至少可以將內部的溫度提高2℃。這些紡織品可用于運動服裝。用65dtex／15f和130dtex／32f紗所制成的服裝，在1998年的奧運會上，已經被西班牙、澳大利亞和加拿大的國家隊運動員穿著。

3、自動溫度調節纖維及其紡織品

自動調溫纖維和紡織品既不同于傳統纖維和紡織品，也不同于其他高保溫纖維和紡織品，它是一種具有雙向溫度調節作用的、以改善舒適性為主要目的的新型材料。關于溫度調節智能紡織品最重要的就是outlast纖維。它是70年代末80年代韌，由美國航空航天局空間研究項目的成果，其技術的關鍵就是應用了一種微膠囊包裹的相變材料—PCM，它是一種在確定的溫度范圍內可改變自身聚集狀態的材料，在生產加工過程中，以微膠囊的形式加入到紡織纖維的基質中。當到達相交溫度時，相交材料通過不連續的升溫來防止服裝內溫度波動范圍過大。相變過程的能量貯存于PCM中以提高其熱容量。當環境溫度下降時，又會釋放出其貯存的能量。（三）熱適應性與可逆收縮性纖維及其紡織品

Vigo等將聚乙二醇與各種纖維，如：棉、聚酯或聚酰胺共混物結合，使其具有熱適應性與可逆收縮性。所謂熱適應性，是賦予材料熱記憶特征：溫度升高時纖維冷卻；溫度降低時纖維發熱。熱記憶效應源于結合在纖維上的相鄰多元醇螺旋間氫鍵的作用，溫度升高時，氫鍵解離，系統趨于無序，線團松弛，過程吸熱；當環境溫度降低時，氫鍵使系統更為有序，線團壓縮，過程放熱。所謂可逆收縮性，是指形狀記憶功能，濕態時收縮，收縮率可35％，干態時恢復到原始尺寸。如壓力繃帶，在血液中收縮，傷口上所產生的壓力會止血，繃帶干燥時壓力消除。

（四）結合電子技術類紡織品

目前，這方面的研究處于基礎研究階段,故本文只簡要介紹三種。

1、帶傳感器的導電紡織品

意大利Pisa大學將聚吡咯涂層在萊卡纖維表面制成的織物，在受到外力拉伸后產生伸縮，聚毗咯的導電性能產生變化，記錄和分析電信號的變化，可探測出手指運動情況(見圖1)。

圖1智能手套的電信號輸出

2、音樂茄克

飛利浦公司和Levis公司合作生產，包含—個簡易的網絡系統，依靠埋入衣料內的光纖將隨身攜帶的電子產品連接起來，并且通過置入織物的軟鍵盤，實現對手機和播放機的控制，在衣領內有一個微型麥克風和一對可隨意調節左右聲道的立體聲耳機，可以與外界對話和收聽廣播。可見，紡織面料把織造技術與柔性觸模界面技術結合在一起，計算機也設計成為了服裝的一部分。

3、智能襯衣

智能襯衣（如圖2所示模型）可被作為連接身體與環境之間的媒介，與織物一體化的傳感器能夠檢測或顯示監控環境和人體生理的一些重要指標，并通過分析這些數據，建議合理的運動量，同時，智能卡記錄了穿著者的訓練計劃，能夠感知穿著者的疲勞程度，或建議你繼續運動，或建議你改天再訓練。當嬰兒或老人佩帶時，如果發生危及生命的情形，可以及時提醒父母或看護人員，以避免意外發生。高級智能服裝將集成無線遙控技術、GPS全球定位系統、溫度傳感器和保暖材料。情感服裝具有測試人的情緒的功能。根據人的情緒，服裝將發生顏色的變化或釋放香味。該服裝甚至能夠記憶你曾經度假的地方，營造環境的氣氛、聲音甚至氣味。躺在智能醫用床單上的病人可以聽音樂、看VCD、上網或讀書。

圖2智能襯衣模型

三、開發與展望

智能型紡織品是繼功能紡織品之后出現的又一種類型的高科技紡織品。它在增加服裝舒適性、提高人們的生活質量、改善人們的勞動條件、滿足某些特種行業和特種場合的需要等方面正在和必將繼續發揮越來越重要的作用。同時，它能增大產品附加值，引起人們的興趣，促進消費，有助于推動紡織行業的發展和振興。智能型紡織品的開發不僅需要纖維、紡、織、染、整、剪、裁、縫的緊密配合與協作，更需要多學科的互相滲透、交叉相融合：愿更多的紡織行業和其他有關行業的產、學、研人員投入到這一嶄新的領域里來。

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