淺談智能紡織材料的應(yīng)用

姚瓔璐

淺談智能紡織材料的應(yīng)用

姚瓔璐

（湖南工藝美術(shù)職業(yè)學(xué)院湖南益陽413000）

發(fā)展智能紡織材料是大勢所趨，其代表了行業(yè)的發(fā)展方向，有利于提高紡織品的附加值，促進(jìn)技術(shù)研發(fā)。當(dāng)前紡織領(lǐng)域發(fā)展良好，特別是通過運(yùn)用各種高新技術(shù)提高紡織材料的功能特性，在生物醫(yī)學(xué)、航空航天、醫(yī)療健康、軍事等各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

智能；紡織；紡織材料；應(yīng)用

1 智能紡織材料概述

智能材料是融合了驅(qū)動(dòng)材料、敏感材料、控制材料等系統(tǒng)組織而成的、有機(jī)的一體化系統(tǒng)。智能紡織最大的特點(diǎn)是融合傳統(tǒng)材料與科技含量高的執(zhí)行元件、傳感器，改善材料性能，賦予材料生物特性、生命力?？傊悄懿牧掀毡榫邆淙缦绿卣鳎?/p>

（1）感應(yīng)性?？筛袘?yīng)環(huán)境，能夠敏感的捕捉到環(huán)境因素的變化并反饋給出相應(yīng)的響應(yīng)是智能材料最大的特點(diǎn)之所在。

（2）識(shí)別性。材料在感應(yīng)識(shí)別周圍環(huán)境的變化，并區(qū)別影響因素，決策下一個(gè)動(dòng)作。

（3）調(diào)控。智能材料除了可感應(yīng)識(shí)別環(huán)境的變化外，還具有修正或調(diào)整自身?xiàng)l件的作用，以適應(yīng)環(huán)境。

所謂智能紡織材料顧名思義指在紡織品加工中引入智能材料或以織造、整理的方式形成。此種智能紡織品更符合用戶的需求。智能紡織除了兼具普通紡織材料的服務(wù)性、風(fēng)格特點(diǎn)外，還具有感知環(huán)境變化，結(jié)合環(huán)境變化適時(shí)調(diào)整性能參數(shù)。近年來，智能紡織纖維以一日千里的速度不斷發(fā)展，并具備了調(diào)溫、變色、蓄熱調(diào)溫、形狀記憶、消臭吸臭、拒水防污自潔、阻水隔熱、防水透濕、智能電子信息等多種功能。

2 智能紡織材料分類

2.1 依據(jù)智能屬性進(jìn)行分類

（1）物理型。隨著物理性能參數(shù)的變化，如光學(xué)、熱學(xué)、形態(tài)、電子等均屬于物理參數(shù)。當(dāng)這些發(fā)生變化后，其材料也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。比如通過蓄熱調(diào)節(jié)材料的保溫，將紡絲及相變材料填充到中空纖維之中的微膠囊之中，從而吸放出相變材料的熱氣，達(dá)到調(diào)節(jié)熱氣的作用，營造適宜人們生活的氣候環(huán)境。

（2）化學(xué)型。有機(jī)化學(xué)、光化學(xué)反應(yīng)是紡織材料具有智能性的主要體現(xiàn)。如光敏變色紡織材料的結(jié)構(gòu)組成特殊，在受到外界刺激后（如輻射、光）就會(huì)發(fā)生顏色變化。

（3）分離型。智能紡織材料中有吸附變換、分離性等效應(yīng)的材料。比如活性炭纖維具有吸附有毒物質(zhì)，凈化水質(zhì)、吸附有毒物質(zhì)，促進(jìn)血液健康等作用。

（4）生物型。從這方面來說智能紡織材料主要有生物型的、保險(xiǎn)型的、醫(yī)學(xué)型等各類型。比如防電磁輻射服裝、防中子服裝、防X線輕型服裝均屬于防護(hù)類材料制成的服裝。這些服裝是基于特定的目的制定的，其融合了化學(xué)與紡織醫(yī)學(xué)等學(xué)科。

2.2 按照感知、狀態(tài)進(jìn)行分類

（1）被動(dòng)智能型材料。此種智能型材料可感知外界刺激、條件。比如磁流變體、電流變體、光導(dǎo)纖維等等，且具有傳感功能，但是一般不能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)。

（2）主動(dòng)型。此類型的智能型材料同時(shí)兼具執(zhí)行器、傳感器的功能，不僅具有被動(dòng)型智能材料的功能，同時(shí)還可結(jié)合刺激響應(yīng)并做出相應(yīng)的調(diào)節(jié)。比如相變材料、形狀記憶材料等均屬于此型。

（3）適應(yīng)型這是智能材料中技術(shù)含量最為先進(jìn)的，其融合了傳統(tǒng)與功能，如同便捷式的計(jì)算機(jī)或者人的大腦一樣，工作效率十分高。此類材料能夠感知響應(yīng)外界環(huán)境刺激，并結(jié)合感知的環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。近年來，各類技術(shù)飛速發(fā)展，比如人工智能、通信、傳感等等。而紡織技術(shù)將這些技術(shù)有機(jī)結(jié)合起能，能夠進(jìn)一步助推非常智能型紡織品。

2.3 按照用途進(jìn)行分類

（1）衣料用。紡織材料是用于服裝制作、體現(xiàn)設(shè)計(jì)思想的物質(zhì)。近年來各類新型服裝應(yīng)運(yùn)而生，比如功能型，安全型、智能型等等。而各類型的服裝對(duì)紡織材料都會(huì)提出不同的要求。衣料用材料，能夠感應(yīng)內(nèi)外部變化并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。此類材料還應(yīng)具有服裝材料的性能、風(fēng)格特點(diǎn)。在感知并響應(yīng)環(huán)境變化時(shí)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)自修復(fù)、自適應(yīng)、自診斷、自變形等功能。

（2）裝飾用。當(dāng)前在汽車內(nèi)飾、窗簾、浴罩等各個(gè)領(lǐng)域中已經(jīng)運(yùn)用到各種特殊材料制作而成的裝飾材料。比如熱致變色纖維、光致變色纖維等等，且就目前的發(fā)展前景來看，其發(fā)展前景可觀。

3 智能紡織材料的應(yīng)用

3.1 醫(yī)療健康領(lǐng)域

眾所周知臨床上是以觀測數(shù)據(jù)作為診斷的重要依據(jù)。生物傳感器可獲取各類參數(shù)，其包括超聲波、聲音、溫度、輻射、壓力等等。此類智能服裝依托其生物傳感器的優(yōu)勢在各個(gè)領(lǐng)域中得到普遍應(yīng)用。比如近年來在臨床醫(yī)學(xué)上普遍應(yīng)用的可用于測量呼吸、血壓、體溫、心跳等指標(biāo)的“智能T恤”，其本身就是由電子傳導(dǎo)纖維、塑料光纖傳感器制備而成的。通過”智能T恤”能夠讓醫(yī)生及時(shí)了解患者傷口愈合情況或者流血情況等等，以提高治療準(zhǔn)確率。美國Bio?Key在織物中植入多種傳感器，開發(fā)出智能繃帶。智能繃帶可用于探測氧氣濃度、濕度、細(xì)菌數(shù)量等，同時(shí)可進(jìn)行如實(shí)記錄。這些信息可作為醫(yī)生改進(jìn)治療方案的參考依據(jù)?？咕w維也是應(yīng)用較多的一種紡織材料。博爾頓學(xué)院開發(fā)出了一種索聚糖——藻酸鹽纖維，將殼聚糖涂在藻酸鹽纖維上，制成療傷服。這些殼質(zhì)取自蝦殼，用殼質(zhì)制備殼聚糖無毒，具有抗菌、生物相容性等功能的材質(zhì)，不僅不會(huì)對(duì)噬細(xì)胞的活性造成較大的影響，且有助于纖維原細(xì)胞生長，促進(jìn)傷口愈合。孫剛教授結(jié)合多種化學(xué)處理法編制抗菌紡織品。該類型的紡織品還具有重復(fù)使用的特性，能夠有效避免醫(yī)生在接觸患者時(shí)感染到病菌的情況。

3.2 軍事領(lǐng)域

當(dāng)前在軍事領(lǐng)域中智能紡織品也得到了普遍應(yīng)用。運(yùn)用智能紡織品，有助于提高軍事技術(shù)水平。比如士兵型抗浸服、納米“隱身”軍服、軍用智能帳篷等等。

其中美軍開發(fā)了變色偽裝系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要運(yùn)用了電致變色光敏材料，可在表面涂層材料中混入固態(tài)顏料與液態(tài)染料混合物。而這些表面涂層本身就具有改變光纖、中空纖維等作用。其中電和溶劑敏感性得到了普遍重視。電和溶劑敏感性是聚合噻吩衍生物后形成的。配有電腦攝像頭變化的電場可隨時(shí)捕捉周圍環(huán)境的變化，顏色隨著染料、顏色混合物的變化而變化。士兵們?cè)趫?zhí)行任務(wù)時(shí)，可通過該系統(tǒng)達(dá)到良好的偽裝效果，在肉眼上形成與周圍環(huán)境融為一體的裝飾效果。

3.3 航天航空領(lǐng)域

正如上文所述智能紡織品、智能纖維具有諸多優(yōu)勢，其未來也必將在航空航天領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。航天航空領(lǐng)域運(yùn)用紡織纖維、制品可在保障產(chǎn)品抗震性的同時(shí)，減輕器材的質(zhì)量。更為重要的是此類材料融入智能化應(yīng)用。實(shí)際生產(chǎn)復(fù)合材料中普遍存在工藝性不穩(wěn)定等問題。而飛機(jī)安全無小事，所以最小化構(gòu)件內(nèi)部缺陷，至關(guān)重要。引入智能紡織材料結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)快速超前的預(yù)報(bào)損傷點(diǎn)、嚴(yán)重程度有效解決上述問題。比如可通過光導(dǎo)纖維材料監(jiān)測 材料的狀態(tài)或者評(píng)估人員、設(shè)備損傷情況。將光導(dǎo)纖維及其傳感器制品埋置在結(jié)構(gòu)、材料的關(guān)鍵部位，可以顯著提高設(shè)備的抗沖擊、抗腐蝕、抗疲勞性等特點(diǎn)。此外，還可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)由于上述各種原因而損壞結(jié)構(gòu)的情況，并在發(fā)生損害前（即達(dá)到臨界狀態(tài)前）發(fā)出警告，提醒人員及時(shí)更換或者修理構(gòu)件。

3.4 生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域

集機(jī)械性與柔韌性為一體的紡織纖維材料本身就具備諸多優(yōu)勢，必將成為行業(yè)發(fā)展的方向?，F(xiàn)階段在藥物釋放載體方面已經(jīng)取得了突破性進(jìn)展，其就是運(yùn)用智能材料感知病變變化并形成信息，調(diào)節(jié)藥物釋放時(shí)間點(diǎn)、地點(diǎn)、劑量，實(shí)現(xiàn)定量、定時(shí)、定點(diǎn)釋放藥物。比如基于抗體識(shí)別功能設(shè)計(jì)、酶敏感型材料等智能材料都屬于利用外界材料的智能材料。

4 小結(jié)

通過全文的分析了解到智能紡織材料具備諸多優(yōu)勢，是未來推進(jìn)高科技功能性紡織品發(fā)展的關(guān)鍵。運(yùn)用智能紡織材料不僅符合各行業(yè)發(fā)展的需要，同時(shí)具有改善勞動(dòng)條件，提高產(chǎn)品附加值、提高人類生活質(zhì)量等作用。因此未來各領(lǐng)域必將積極引入智能紡織材料。雖說智能紡織尚屬于新興行業(yè)，但是已經(jīng)展現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢，未來必將成為紡織業(yè)的發(fā)展方向，并對(duì)整個(gè)行業(yè)發(fā)展形成深遠(yuǎn)的影響。

[1]陶世嘉,劉茜,盧婷婷.智能紡織材料的概述及其應(yīng)用[J].時(shí)尚設(shè)計(jì)與工程,2018(03):34-39.

[2]孫熊,姜懷.蓬勃發(fā)展的智能紡織材料[J].上?；?2012,37(10):1-3.

姚瓔璐(1993- )，女，漢族，湖南長沙人，本科，研究方向：服裝設(shè)計(jì)?營銷?表演?

TS106

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2095-1205(2019)07-92-02

10.3969/j.issn.2095-1205.2019.07.56