智能紡織品視角下的現(xiàn)代服裝設計

蘇永剛，趙 茜

(1.四川美術(shù)學院 教務處，重慶 401331；2.鄭州工程技術(shù)學院 藝術(shù)設計學院，河南 鄭州 450044)

隨著全球制造業(yè)發(fā)展格局和發(fā)展環(huán)境的重大調(diào)整，服裝行業(yè)受智慧工廠[1](現(xiàn)代工廠信息化、數(shù)字化技術(shù))的影響，服裝產(chǎn)品實現(xiàn)了智能時尚設計，利用軟件系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)平臺與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算相結(jié)合，調(diào)整優(yōu)化了服裝產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新體系[2]，在部分服裝的智能設計上實現(xiàn)了飛躍，也大大促進了紡織科技的創(chuàng)新發(fā)展。近幾年來，我國越來越重視紡織新材料的開發(fā)，在《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》《紡織工業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃及科技發(fā)展綱要》中，已多次明確指出快速發(fā)展我國紡織新材料產(chǎn)業(yè)的重要意義。為全面落實《中國制造2025》，增強紡織產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力，推進智能制造，形成發(fā)展新動能[3]，起著至關(guān)重要的作用。因此，智能紡織品的研發(fā)成為材料科學與設計領(lǐng)域的新熱點。

本文用查閱文獻與分析展覽資料的方法，對當下服裝智能時尚設計存在的有效性低、性能可信度差以及價格過高等問題進行研究，為我國服裝產(chǎn)業(yè)在全球科技大環(huán)境中創(chuàng)造新的競爭優(yōu)勢提供理論支持。

1 智能紡織品為服裝設計提供新條件

20世紀50年代，人們提出屬于智能結(jié)構(gòu)的自適應系統(tǒng)(adaptive system),到了20世紀80年代，“智能”概念被明確提出[4]。1991年，卡內(nèi)基梅隆大學和麻省理工學院就將信息技術(shù)嵌入服裝進行研究，開始研發(fā)真正意義上的可穿戴系統(tǒng)。到了1996年，美國海軍的Georgia Tech Wearable Motherboard(GTWM)資助項目通過智能服裝能準確、及時地檢測穿著者的心率、呼吸、體溫和其他生理指標，有效提高了作戰(zhàn)傷亡護理效率，被稱為“智能醫(yī)護襯衫”[5]。

智能紡織品與傳統(tǒng)紡織品、功能紡織品相比，在保持傳統(tǒng)紡織品基本屬性的前提下，又集合了功能紡織品的防水防污、自清潔、形狀記憶、蓄熱調(diào)溫、變色、消臭吸臭、電子信息智能等特殊功能，在此基礎上，又加入了新型電子元器件、柔性電源及纖維傳感器等部件[6]，故而智能紡織品是具備感知環(huán)境條件(或因素)的刺激并能做出適當反應，同時保留紡織材料、紡織品風格和技術(shù)性能的紡織品[5]，其在力、光、熱、電、聲、磁、輻射等外界因素的刺激下，還能通過材料自身的形狀、顏色、能量儲藏、電性能等的變化進行自動調(diào)節(jié)，以適應外界環(huán)境條件的改變。

智能紡織品中的特殊材料和特殊結(jié)構(gòu)為現(xiàn)代服裝的智能設計提供新的可能，智能科技功能與時尚融合也將成為未來服裝設計的發(fā)展方向之一。

2 現(xiàn)代服裝的智能設計

2.1 新技術(shù)

2.1.1 電子信息技術(shù)

隨著電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，高集成化、超微精巧、實用方便的電子智能產(chǎn)品影響著生活各個方面。電子信息智能紡織品是將新技術(shù)運用在紡織品中的成熟案例，其核心就是將信息技術(shù)、電子技術(shù)等高新技術(shù)成分加入到紡織產(chǎn)品中。這些高新技術(shù)成分可以是電子裝置、特殊構(gòu)造聚合物或者是染化試劑等。通過電子信息技術(shù)整合后的智能紡織品具有感知外界環(huán)境變化的性能，并可隨著外界環(huán)境的變化調(diào)整自身材料的狀態(tài)，以適應外界環(huán)境的改變。目前，電子信息技術(shù)在服裝中已實現(xiàn)了傳感、反饋、響應、自診斷、自修復、自調(diào)節(jié)功能。

通過電子信息技術(shù)，人工制品公司(Artefact)的設計總監(jiān)詹尼弗·達摩設計完成了一款名為“屏(Ping)”的智能服裝[7]，此款服裝的最大設計亮點是將社會活動與社交媒體活動結(jié)合起來，通過穿著者給予服裝外部作用力，比如掀起帽子，動一動衣服拉鎖、帶子、紐扣，或做彎腰、轉(zhuǎn)體動作等，隨即就能將一些提前預設好的信息發(fā)布到關(guān)聯(lián)的社交媒體上。之后，當穿著者接收到社交媒體的信息或評論時，這款服裝肩部內(nèi)設的傳感器就會發(fā)起微弱的震動進行提示。此外，設計師在完成服裝特殊功能設計的情況下，也兼顧了服裝時尚化元素，以干凈的白色為基調(diào)，搭配時尚的黃綠色、雅致的灰咖色，外加簡單利落的結(jié)構(gòu)與廓形設計，使整體服裝充滿青春活力?！捌?Ping)”的成功設計不僅重新定義了社交媒體的接口、延伸了人們的想象力，并且在添加強大通信功能的情況下也保證了服裝在視覺和感覺上的良好體驗。

2.1.2 納米技術(shù)

納米技術(shù)的興起，為智能紡織品提供了納米材料，顯著地改善了服裝面料的功效與性能。納米技術(shù)“是一種將具有特異性能的納米材料(顆粒)均勻地施加在天然纖維或常規(guī)合成纖維的紡織品(或纖維)表面, 使之產(chǎn)生與施加納米材料具有同樣性能和一定耐久性的方法”[8]。納米材料技術(shù)可與信息技術(shù)、生物技術(shù)、新能源技術(shù)等組合，使新型智能紡織品技術(shù)有可能實現(xiàn)由結(jié)構(gòu)型向功能型和智能型的根本轉(zhuǎn)變[4]。

根據(jù)2008年年初公布的一項研究報告[4]，美國研究人員借助納米技術(shù)，制造出了一款能利用人體活動取得能量的納米纖維織物，此種面料即在纖維層外包上成對的氧化鋅納米管，附著有氧化鋅納米管的面料在受到摩擦后會產(chǎn)生微小的電流脈沖，這些脈沖之后會被微小納米管中的納米發(fā)電機回收并儲存起來。被納米發(fā)電機儲存后的能量可為人們外出隨身攜帶的電子產(chǎn)品提供充電的功能，解決了當下電子產(chǎn)品在外界使用時因電量耗盡而無法及時充電的尷尬局面。

此外，利用納米技術(shù)，石墨烯是納米級纖維面料的另一個例子，其由純粹的單層碳元素制作而成。這種材料的韌性是鋼材的200倍，比鉆石堅硬，但卻無比輕巧、靈活，導電、導熱性能優(yōu)良，且只有1個原子的厚度，石墨烯的這種特質(zhì)使其能夠與其他纖維結(jié)合形成更具優(yōu)勢和柔韌性的特殊紡織品。比如，科學家們利用這些納米纖維能夠制成“人造肌肉纖維”“形狀記憶纖維”，這些具有功能性的紡織面料被稱為自驅(qū)動型智能面料，其已被用于藝術(shù)和時尚領(lǐng)域。如GZE公司研發(fā)出了一款含有石墨烯納米管的K-Cap登山帽，具備形狀記憶功能，能在溫度降低時保持與戴帽者頭部形狀完全貼合的狀態(tài)，從而與頭部形成嚴密的閉合空間[7]。一般傳統(tǒng)的連衣帽，在戴帽者扭頭時，容易影響視線，而K-Cap帽子會隨著戴帽者頭部的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，從而提高了穿戴者的視域范圍。但在時尚設計方面還有待提高，比如帽子的顏色、裝飾性條帶或者紋樣等細節(jié)的處理上都有待提高。

2.1.3 3D打印技術(shù)

3D打印技術(shù)[9]，即快速成形技術(shù)的一種，其以數(shù)字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體[10]。服裝設計師利用3D打印技術(shù)，可先通過數(shù)據(jù)創(chuàng)造立體三維物體模型，隨后采用柔性聚合物材料打印完成服裝及配飾。3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，降低了服飾制作成本，縮短了服裝制作周期，為快時尚品牌提供了強大的技術(shù)應用支持，符合當下消費者快時尚的需求。

朗西斯·比通蒂工作室與邁克爾·施密特工作室為影星蒂塔·萬提斯聯(lián)合打造了一條特制的3D打印連衣裙，此設計采用17種獨立打印的特殊錦綸面料拼接完成，再綴以施華洛世奇水晶為裝飾，一件拼接完美的3D連衣裙便誕生了[7]。設計師們利用3D打印技術(shù)的優(yōu)勢充分地將科技、時尚、娛樂、話題性等諸多元素融合在了一起。但此款服裝，只適合在特殊場合使用，因為穿著舒適性低，且無法清洗。

2.2 新材料的制備方法

2.2.1 共混與添加制備方法

共混與添加制備方法[4]是將功能性聚合物、無機物或低分子有機物與成纖聚合物加以混合，隨后以傳統(tǒng)的單組分加工方法制備纖維，這種制備方法的優(yōu)勢是在盡可能不影響傳統(tǒng)纖維本身性能的前提下增加智能性與功能性。

東華大學利用淡黃綠色的1,3,3—三甲基螺為光致變色劑，與聚丙烯共混，制備出光致變色聚丙烯纖維，使該纖維在紫外線照射后可由無色變?yōu)樗{色，光照停止后又恢復無色，且具備良好的洗滌性[4]。再有，美國三角公司在PAN的濕法紡絲溶液中加入7%(質(zhì)量分數(shù))左右的蓄熱調(diào)溫微膠囊，制得了蓄熱調(diào)溫型智能纖維[4]。

2.2.2 復合與雜化制備方法

復合制備法[4]指的是先將2種聚合物流體分別倒進各自的流道，隨后2種聚合物流體在噴絲孔入口混合后一并擠出，由于2種液流固化快而不會混合，從而形成界面清晰的復合纖維。雜化制備法指將原子、分子集團在納米數(shù)量級上進行復合后形成的智能紡織纖維。

例如，熱反應纖維是對溫度較敏感的調(diào)溫型防寒材料，通過將納米粉體加入常規(guī)纖維中制得。該智能紡織材料可在高溫或低溫環(huán)境下，通過控制納米粉體中原子與分子的運動，來調(diào)整織物的密度，從而提高對外界環(huán)境的屏蔽性，以防止外界溫度過高或過低對人體皮膚的傷害。

2.2.3 后處理制備方法

采用本身就具有智能化功能的物質(zhì)，對現(xiàn)有纖維進行后處理加工，賦予現(xiàn)有纖維以智能化功能。例如，美國MilliKen公司，通過氣相沉積或溶液聚合的方法，將導電的聚吡咯涂在纖維表面，制得了可作織物傳感器的導電纖維[4]。

2.3 新工藝的制備要求

2.3.1 最小化制備要求

智能紡織品中通常存在特殊的電子元件，如通過將納米和微米級結(jié)構(gòu)植入智能紡織品中，可實現(xiàn)現(xiàn)代服裝設計與周圍環(huán)境之間的聯(lián)接，其可更好地隱藏于服裝結(jié)構(gòu)與材料內(nèi)部，從而弱化了智能服裝與普通服裝之間的視覺差別，滿足了現(xiàn)代服裝在智能設計前提下也可保證時尚性的要求。智能化的現(xiàn)代服裝設計中除了對特殊原件有最小化要求外，在新工藝上還需注意智能服裝的款式和結(jié)構(gòu)也應結(jié)合其電子電路特點來進行處理。

2.3.2 柔性化制備要求

柔性化制備要求是針對服裝本身而言，服裝面料需具備柔軟、舒適性、可洗滌等特點。因此，智能紡織品視角下的現(xiàn)代智能服裝設計也應具備傳統(tǒng)服裝的基本特性。因而，智能紡織品中的微電子技術(shù)需朝著更加柔性化的方向發(fā)展，即傳感器、電子器件、元件等在原本硬質(zhì)結(jié)構(gòu)的基礎上轉(zhuǎn)向?qū)で筌浻|界面、軟鍵盤、軟化接口和柔性開關(guān)等的應用方向研發(fā)[11]。

3 智能設計中存在的問題及解決方案

3.1 存在的問題

3.1.1 智能時尚設計的有效性問題

智能紡織品視角下的現(xiàn)代服裝設計的主要特點在于特殊部分的智能設計，即將服裝的基礎屬性與新技術(shù)、新材料、新工藝結(jié)合，從而實現(xiàn)智能功能與時尚性兼具的現(xiàn)代服裝設計。通常的制備方法是在傳統(tǒng)服飾中植入新型電子元件、配件、微型電腦等，或者直接采用具有特殊功能的新型面料。在具體的設計實踐中，這就引發(fā)出一個新的設計問題，即新型服裝所含有的智能功能與傳統(tǒng)時尚設計之間的矛盾，比如實用的智能服裝不容易做到時尚，或者服裝的時尚性足夠但智能性偏低，又或者服裝的智能功能與時尚元素完美融合卻又不夠?qū)嵱茫喾N情況造成最終智能時尚設計的服用性過低。當下從市場趨勢分析，面對廣大消費市場智能紡織品視角下的現(xiàn)代服裝設計大多還停留在“概念服裝”的層面，其實用設計的有效性并未放大。

3.1.2 品質(zhì)與性能及可信度問題

智能紡織品視角下現(xiàn)代服裝設計的產(chǎn)業(yè)化道路還處于初級階段，而產(chǎn)品自身的完善是一個重要的過程。其一，在安全性方面尚存在未解決的問題。例如，智能服裝設計所選用的電子面料存在漏電或輻射問題；保暖加熱服裝存在著溫度過高導致燒傷人體的情況。其二，部分攜帶微電子設備或具有相應傳輸功能的現(xiàn)代服裝設計存在著使用時功能的即時有效性弱、有效期限短以及日常洗滌不易等問題。例如，有的智能設計中的紡織材料只能在干爽的條件下使用，其無法沾水，更經(jīng)不起洗滌劑的清理。其三，還有部分智能服裝設計使用的紡織材料柔軟性不夠，造成智能服裝在使用的過程中磨損過快、易脆、穿著不舒適等。以上均是在設計實踐中有待繼續(xù)深入和解決的問題。

3.1.3 價格過高

智能紡織品視角下的現(xiàn)代服裝設計在研制、推廣的過程中，消費者對價格的承受力也是不容忽視的重要問題。產(chǎn)品定位、功能設置、終端產(chǎn)品銷售都是智能紡織品視角下現(xiàn)代服裝設計所面臨的難題和挑戰(zhàn)。由于該類服裝目前還未形成成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，在開發(fā)及大范圍應用方面還需要高新技術(shù)行業(yè)與傳統(tǒng)服裝行業(yè)之間的有效整合，以及研發(fā)力量的投入。因此，智能與時尚兼具的服裝產(chǎn)品的開發(fā)成本較高并會在市場價格上得到綜合體現(xiàn)，而過高的價格制約了銷售市場的進一步擴大。

3.2 解決的方案

3.2.1 提高研發(fā)能力

當前，服裝行業(yè)在科技方面的發(fā)展最主要的任務是利用高新技術(shù)和信息技術(shù)更新和加強現(xiàn)代服裝的智能設計。對此，在智能紡織品具體的研究和開發(fā)問題上，必須先要抓住智能產(chǎn)品設計的特性，再結(jié)合服裝行業(yè)發(fā)展的實際需要，有的放矢地開展科學系統(tǒng)的研發(fā)工作。

首先，當下的研發(fā)重點是：選用具有顯著智能特性的基礎材料、敏感材料、驅(qū)動材料和信息處理器，包括光導纖維，形狀記憶合金，壓電、電流變體和電(磁)致伸縮材料等，其通常由金屬系列智能材料、無機非金屬系列智能材料和高分子系列智能材料構(gòu)成[4]。其次，在選用這些智能材料的過程中，要結(jié)合紡織服裝本身的用途及親膚性需求，通過與紡織纖維材料的組合，提高其搭配的合理性、使用的安全性、功能的長效性以及易維護保養(yǎng)性。最后，智能服裝產(chǎn)品設計還需滿足傳感、反饋、信息識別、自動調(diào)節(jié)、時尚性等智能時尚化設計要求。

3.2.2 兼顧服飾基本性能和智能功能需要

智能紡織品前提下的現(xiàn)代服裝設計的依據(jù)是在服裝基本性能以及最終用戶潛在特殊功能的需求上展開的。一般傳統(tǒng)服裝所具備的基本性能與時尚程度是影響服裝整體使用和消費的重要因素，而對特殊功能的需要則是智能服裝設計的主題。智能紡織品視角下的智能服裝在研發(fā)過程中不能單純強調(diào)高科技或另類用途，卻忽視了服裝最基本的服用性能，而是要在服裝滿足基礎服用性能的前提下，通過智能化科技手段，為現(xiàn)代服裝設計增加智能功能。

因此，對智能紡織品的設計要求概括起來包括以下幾點：其一，智能紡織品的可靠性和耐久性，即服裝物料和相關(guān)電子設備的材質(zhì)都需具有一定的拉伸強力、剪切性能、抗磨損性、抗彎曲性等；其二，紡織品的可維護性，即可洗滌性；其三，紡織品的可穿著性，即舒適性、合理性等；其四，紡織品的穿著安全性；其五，智能紡織材料的時尚性，即紡織品纖維的外觀、結(jié)構(gòu)、美觀性與目標群體對其外部特征的需求與要求是否合適等。

3.2.3 降低成本

日前，除了一些文化娛樂市場的智能服裝已投放市場外，大多數(shù)的智能設計還停留在實驗室階段，智能設計的優(yōu)勢還未在行業(yè)中得到顯現(xiàn)，其中價格昂貴是一個重要原因。因此，智能紡織品必須提高設計研發(fā)的針對性，更重要的是分類尋求合適的使用對象。為此，可以通過市場調(diào)研及相關(guān)文獻資料檢索等工作，明確用戶需求，特別是在服裝特殊用途的智能功能設計方面以及結(jié)合最新的時尚流行趨勢方面，做出詳細的市場數(shù)據(jù)分析，而后對設計產(chǎn)品進行模擬實驗，以此提高產(chǎn)品的使用價值與使用可靠性。最后，努力動員和聯(lián)合相關(guān)行業(yè)，通過批量化生產(chǎn)降低成本，刺激消費者的購買欲望，進而打開市場。

4 結(jié)束語

智能紡織品的出現(xiàn)不僅帶給人們?nèi)碌拇┐鞣绞胶腕w驗，也使整個服裝產(chǎn)業(yè)有了新的創(chuàng)新方向。本文通過對國內(nèi)外新技術(shù)領(lǐng)域中的電子信息技術(shù)、納米技術(shù)、3D打印技術(shù)下現(xiàn)代服裝的智能設計進行研究，并結(jié)合新材料的制備方法與新工藝的制備要求，得出智能紡織品發(fā)展下的現(xiàn)代服裝智能設計在設計的有效性和設計性能的可信度方面存在不足。為此，服裝行業(yè)需加大在智能紡織品材料上的研發(fā)力度，并在此基礎上實現(xiàn)服裝基本性能兼具智能功能的現(xiàn)代服裝設計方案，以及通過市場批量生產(chǎn)降低成本的解決方法。此外，在未來智能紡織品的研究發(fā)展中，服裝行業(yè)還需加強與電子信息、化工生物領(lǐng)域以及材料學、化學、物理學科間的跨界合作，從而為我國紡織工業(yè)在增品種、提品質(zhì)、創(chuàng)品牌的“三品”戰(zhàn)略中做出貢獻，更為我國初步建成紡織強國提供支持。