◆仿生學(xué)與服裝功能的拓展◆

文/馮憲 編輯/丙丁

服裝是人類日常生活的必需品，它與人類接觸十分親密。在人類進化過程中，服裝既是人類勞動創(chuàng)造的物品，也是適應(yīng)自然環(huán)境條件變化的衍生品，穿著服裝是人類與其他動物的根本區(qū)別之一。服裝還是人類社會經(jīng)濟增長和文明演進的見證，它伴隨著社會的發(fā)展而發(fā)展，隨著時代的進步而進步，能顯現(xiàn)科技成果、傳承文化。在當(dāng)今社會，服裝穿著的內(nèi)容越來越豐富，從穿的舒適美觀、富有個性，到穿的健康安全、便捷方便，體現(xiàn)出人類追求美好生活的愿望，同時還需滿足人們突破自然環(huán)境束縛，贏得更大活動空間的追求。服裝功能多樣化的需求便出自于此。而仿生學(xué)的引領(lǐng)及仿生技術(shù)的推廣應(yīng)用，可以進一步推進服裝面料研發(fā)的創(chuàng)新，不斷拓展新功能。

一、仿生學(xué)的起源及原理

通過長期勞動與相互合作，人類產(chǎn)生了思維和語言交流能力，具有一定的創(chuàng)造能力，可以通過模仿其他生物的一些特征或特性來提高自身適應(yīng)自然環(huán)境的能力。一般認(rèn)為，模仿是仿生學(xué)的起源，是人類最初的一種學(xué)習(xí)與創(chuàng)造行為。進入近代社會之后，人類這種向自然界其他生物模仿學(xué)習(xí)的方式繼續(xù)延伸，涉及行業(yè)也不斷增多，科技成果也層出不窮，并于二十世紀(jì)60年代誕生了仿生學(xué)這門學(xué)科。

所謂仿生學(xué)是指研究與效仿生物特征及一些特殊活動能力的一門科學(xué)，即通過了解生物的結(jié)構(gòu)和功能原理，來研制新材料、新技術(shù)和新裝備，推進技術(shù)進步，解決人類現(xiàn)實生活中碰到的難題，并不斷提高適應(yīng)能力和生活質(zhì)量。“仿生”一詞由美國科學(xué)家J·E·斯蒂爾于1960年發(fā)明，他將拉丁文bios（意思是“生命方式”）和nlc （詞尾，意思是“具有……的性質(zhì)”）組合在一起，成為一個新名詞。而“仿生學(xué)”（Bionics）則是在希臘語言中具有生命之意的bion一詞上，加上有工程技術(shù)涵義的ices詞語尾綴而組成的新詞語。

▲ 仿生學(xué)帶來的成果

隨著生產(chǎn)的需要和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，從20世紀(jì)50年代以來，科學(xué)家們已經(jīng)認(rèn)識到生物系統(tǒng)是開辟新技術(shù)、新材料的主要途徑之一，自覺地把生物界作為各種技術(shù)思想、設(shè)計原理和創(chuàng)造發(fā)明的源泉。科學(xué)家運用化學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)以及技術(shù)模型等方式對生物系統(tǒng)開展深入研究，生物學(xué)家和工程師們通過積極合作，努力將從生物界獲得的知識用來改善原有的或新創(chuàng)造的工程技術(shù)、設(shè)備或材料。短短幾十年，它的研究成果已經(jīng)非?？捎^。仿生學(xué)的問世開辟了獨特的技術(shù)發(fā)展道路，也就是向生物界索取創(chuàng)新思路和創(chuàng)新手段的道路，它大大開闊了人們的眼界，顯示了極強的生命力。

二、仿生技術(shù)在服裝領(lǐng)域的應(yīng)用范例

從現(xiàn)代服裝功能不斷拓展這一視角出發(fā)，我們能夠清晰地看到仿生學(xué)所帶來的新變化與新成果，以及它所帶來的對于人們生活方式與質(zhì)量的改變，人類挑戰(zhàn)自身極限的新突破。

1.松果型面料。由英國倫敦藝術(shù)大學(xué)時裝學(xué)院與巴斯大學(xué)的研究員研制，它是一種能夠自動排濕調(diào)溫的智能服裝面料。該織物分為兩層結(jié)構(gòu)，表面一層為尖狀吸水層，尖條之間相隔只有二百分之一毫米，根據(jù)人體微環(huán)境的細(xì)微變化，這種尖狀物會像松果鱗葉一樣自動開合。當(dāng)穿著者體溫升高和排汗增加時，感應(yīng)到水氣的尖狀物會自動打開透氣透濕，并容許外面的空氣進入，達到降溫效果；而當(dāng)穿著者停止流汗后，服裝內(nèi)外部溫度和濕度平衡后，尖狀物便會閉合，阻止空氣進入。這種仿生服用面料大大增加了服裝穿著的舒適度。

▲ 變色軍裝的由來

▲ 從荷花葉子得到的靈感

▲ 北極熊與蓄熱型服裝面料

2.會改變顏色的面料。由美國康涅狄格大學(xué)副教授雷格·佐青發(fā)明，該種面料通過模仿南美蜥蜴會改變皮膚顏色的功能，會根據(jù)外部環(huán)境條件變化，使得服裝外表發(fā)生色彩上的變化，讓穿著者與環(huán)境融為一體，起到蔽護作用。該種面料多用在軍服制品上。

3.拒水自潔式面料。我國紡織科技工作者從荷花葉子“出淤泥而不染”的特點受到啟發(fā)，研發(fā)出一種特殊的服裝面料。通過利用納米材料和技術(shù)進行處理，令服裝面料表面產(chǎn)生一種類似荷花葉子表面所具有的“拒水、抗污染”的細(xì)微矗立的絨毛結(jié)構(gòu)，穿著后可以有效地防止水滴、污物粘附。采用該種面料制成服裝穿著后使用周期可以延長，具有環(huán)保節(jié)能等特殊功能。

4.蓄熱型面料。紡織科技工作者通過研究北極熊皮毛“吸熱、貯熱”功效，研發(fā)了“蓄熱型”保暖服用面料，大大提高冬季服裝持續(xù)保暖的功能。最新成果以石墨烯材料為代表，用其制作的服裝能在30秒內(nèi)快速升溫到40℃左右，恒溫時間可持續(xù)3—5個小時，具有高效保暖效果以及輕巧、便捷的特點。

5.高性能泳衣。通過模仿鯊魚皮制成，表面光潔度高，與水流的摩擦系數(shù)小，且不吸水，有助于運動員提高泳速，取得好成績。

6.蛛絲防彈衣。國外紡織科技工作者通過分析蜘蛛吐絲成分，研制出強度超高的“蛛絲”纖維，與同樣粗細(xì)的鋼絲相比，其強度高出5倍，被稱之為“生物鋼”。用這種纖維織成布料，既輕盈、柔軟又堅韌，能夠制成性能優(yōu)異的防彈衣。

上述這些范例表明，仿生技術(shù)在紡織服裝行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)方面是大有可為的，應(yīng)用后能夠不斷提高服裝材料性能，積極擴展新功能，研制出更多滿足人類穿著使用需求、具有特殊功能的服裝。

三、仿生學(xué)未來在紡織服裝領(lǐng)域運用的重點方向

2013年9月，美國國會圖書館曾舉辦了一次有關(guān)如何確保人類文明持久性的專題研討會。在這次會議上，數(shù)位美國國內(nèi)頂尖學(xué)者和未來學(xué)家預(yù)言了在未來世紀(jì)可能出現(xiàn)的五大科學(xué)幻想，其中就包括仿生世界這一說法。與會專家、學(xué)者指出，未來生物學(xué)會進一步復(fù)興，基因及仿生技術(shù)運用會越來越大眾化。從紡織服裝行業(yè)自身的技術(shù)進步和創(chuàng)新需要出發(fā)，未來生物化學(xué)品及生物紡織品的研發(fā)，應(yīng)當(dāng)成為紡織服裝行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新發(fā)展的方向和重要內(nèi)容。所謂生物化學(xué)品是指依靠生物物質(zhì)，采用物理及化學(xué)方式演化而成的具有環(huán)境友好型及可持續(xù)發(fā)展特征的化工產(chǎn)品，在紡織服裝生產(chǎn)領(lǐng)域多用于印染、整理和深加工處理方面；而生物紡織品則是指通過采用動植物再生或廢棄物質(zhì)乃至有益菌種研發(fā)的綠色紡織品，同樣，它在環(huán)境友好及可持續(xù)發(fā)展方面也具有比較突出的優(yōu)勢。兩者可統(tǒng)稱為生物基產(chǎn)品。

無論是生物化學(xué)品，還是生物紡織品的研發(fā)，都離不開仿生技術(shù)。因為如果要利用好動物、植物，乃至微生物等各種生物物質(zhì)，就必須了解其生存的基本條件；認(rèn)識其生長、運動規(guī)律；掌握其構(gòu)造、特點；尋求其可利用的長處，以及培育、加工、處理方式與手段的可行性。這些都屬于仿生學(xué)研究、仿生技術(shù)運用的范疇。所以，今后在生物化學(xué)品及生物紡織品的研發(fā)和成果化推進過程中，仿生學(xué)及仿生技術(shù)是必不可少的、具有重要運用價值的技術(shù)，是紡織服裝行業(yè)技術(shù)進步和產(chǎn)品創(chuàng)新的重要手段。

毫不夸張地說，仿生學(xué)及仿生技術(shù)在紡織服裝行業(yè)的推廣運用，關(guān)乎到整個行業(yè)的綠色、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展，其重點研究方向已經(jīng)成為世界性科技領(lǐng)域的前沿問題。而仿生學(xué)、仿生技術(shù)等前沿科技研發(fā)方式與手段的運用，還能夠激發(fā)創(chuàng)新思維，增添創(chuàng)新手段，促使更多新功能、新創(chuàng)意的材料研發(fā)出來，進一步實現(xiàn)服裝功能多樣化的拓展，更好地滿足人們提高生活質(zhì)量和美化生活的需求。

▲ 南美飛鼠與滑翔翼服裝