細(xì)菌纖維素材料在服裝領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)展

Application progress of bacterial cellulose materials in the apparel field

摘要： 環(huán)保材料的應(yīng)用是服裝行業(yè)可持續(xù)轉(zhuǎn)型的重要途徑之一。細(xì)菌纖維素（BC）作為一種環(huán)保無(wú)毒的生物材料，擁有在服裝中應(yīng)用的潛力與特征優(yōu)勢(shì)。為推動(dòng)這一材料在服裝領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)程，文章首先介紹了細(xì)菌纖維素循環(huán)低成本、穩(wěn)定易獲取及高效自成型的生長(zhǎng)特征，并從機(jī)械性能、染色性能與成形性能三方面，梳理了材料的服用性;其次，從學(xué)科交叉的角度論述了細(xì)菌纖維素材料在時(shí)尚服裝、智能服裝與防護(hù)服裝中的應(yīng)用潛力;最后，厘清了材料的舒適度與耐用性、設(shè)計(jì)方法革新與范式轉(zhuǎn)變、生產(chǎn)的規(guī)?；c系統(tǒng)性相關(guān)的服用化問(wèn)題，并從材料性能研究、服裝應(yīng)用方向及市場(chǎng)化推廣三方面提出建議。

關(guān)鍵詞： 細(xì)菌纖維素;服裝材料;生物材料;時(shí)尚服裝;智能服裝;防護(hù)服裝;應(yīng)用現(xiàn)狀

中圖分類(lèi)號(hào)： TS941.15

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)： 1001-7003（2025）02期數(shù)-0067起始頁(yè)碼-08篇頁(yè)數(shù)

DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2025.02期數(shù).008（篇序）

在關(guān)注全球變暖、動(dòng)物福祉和人類(lèi)健康問(wèn)題的背景下，傳統(tǒng)服裝材料受耕地與石油資源消耗、染整與廢棄污染等多方面的限制，已無(wú)法滿(mǎn)足服裝產(chǎn)品的可持續(xù)發(fā)展需求。因此，研究人員一直在努力開(kāi)發(fā)更環(huán)保的服裝材料，以減少服裝行業(yè)帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題。生物材料因其出色的可降解性和低污染性成為服裝材料可持續(xù)轉(zhuǎn)型的突破口之一^［1］。作為生物材料的一種，細(xì)菌纖維素具備抗撕拉、耐磨等服裝材料的理想特征^［2］，在服裝領(lǐng)域擁有巨大的應(yīng)用潛力，其快速可再生性、低毒性、可降解性的優(yōu)勢(shì)，也將助力緩解紡織服裝行業(yè)的環(huán)境壓力。

目前，細(xì)菌纖維素材料在造紙、美容、食品、電氣及環(huán)境治理等領(lǐng)域的應(yīng)用研究已取得了一定進(jìn)展。在服裝領(lǐng)域，盡管該材料的性能與制備研究已有了一定突破，但其應(yīng)用潛力尚未完全開(kāi)發(fā)，仍存在較大的發(fā)展空間。本文基于國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)與設(shè)計(jì)案例，梳理了細(xì)菌纖維素的生長(zhǎng)特征、材料服用性能及其應(yīng)用潛力，并指出了目前材料在服裝領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)需要面對(duì)的挑戰(zhàn)，以期推動(dòng)細(xì)菌纖維素材料在服裝領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)程，促進(jìn)服裝行業(yè)的生產(chǎn)制造走向可持續(xù)的未來(lái)。

1"細(xì)菌纖維素的生長(zhǎng)特征

細(xì)菌纖維素（Bacterial Cellulose，BC），又稱(chēng)微生物纖維素（Microbial Cellulose，MC）^［3］，是由細(xì)菌在培養(yǎng)基中發(fā)酵而來(lái)，并出現(xiàn)在液體與氣體交界表面的一種生物膜。與傳統(tǒng)紡織材料相比，細(xì)菌纖維素的生長(zhǎng)特征具有循環(huán)低成本、穩(wěn)定易獲取及高效自成膜的優(yōu)勢(shì)。在營(yíng)養(yǎng)源適宜的培養(yǎng)基中接種菌群，靜置發(fā)酵后即可實(shí)現(xiàn)纖維素的自生長(zhǎng)。

1.1"循環(huán)低成本的營(yíng)養(yǎng)源

培養(yǎng)基是細(xì)菌合成纖維素的主要能量來(lái)源，需要碳源（葡萄糖、蔗糖、果糖、甘露醇、阿拉伯糖醇和糖蜜）和氮源（酵母提取物、蛋白胨和玉米漿）的共同參與^［4］。Schramm和Hestrin在1954年開(kāi)發(fā)了葡萄糖、細(xì)菌蛋白胨和酵母提取物組成的復(fù)合生長(zhǎng)培養(yǎng)基（通常稱(chēng)為HS培養(yǎng)基），但培養(yǎng)成本較高，因此限制了細(xì)菌纖維素的應(yīng)用。近年來(lái)，替代培養(yǎng)基的研究取得了進(jìn)展，紅酒、啤酒、牛奶、甜菜糖蜜、果汁和茶等均可以作為生產(chǎn)細(xì)菌纖維素的培養(yǎng)基;稻殼、棉織物殘留物、釀酒廢水、柑橘皮飲料工業(yè)殘留物和甘蔗渣等農(nóng)業(yè)廢棄物也可用來(lái)進(jìn)行細(xì)菌纖維素生產(chǎn)^［4］。因此，細(xì)菌纖維素構(gòu)建了一種低成本、可循環(huán)的服裝材料制備流程。細(xì)菌纖維素使用農(nóng)業(yè)廢料作為培養(yǎng)原料，在材料使用壽命結(jié)束后可直接堆肥，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供養(yǎng)分，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)資源與服裝材料的循環(huán)再利用。

1.2"穩(wěn)定易獲取的生產(chǎn)菌群

細(xì)菌是細(xì)菌纖維素的生產(chǎn)者，在培養(yǎng)基中需要接種細(xì)菌才能持續(xù)獲得纖維素。能產(chǎn)生細(xì)菌纖維素的菌種有很多，包括革蘭氏陰性菌（醋桿菌、固氮菌、無(wú)色桿菌、根瘤菌、農(nóng)桿菌、假單胞菌、沙門(mén)氏菌）或革蘭氏陽(yáng)性菌（八疊球菌）等^［5］。醋酸菌（代表性的為木醋桿菌）由于高生產(chǎn)率和快速生物合成大量厚膜狀細(xì)菌纖維素的能力，是目前商業(yè)細(xì)菌纖維素的主要生產(chǎn)者^［6］。而康普茶（又名紅茶菌、海寶、胃寶、醋蛾子等）作為一種加糖的茶水發(fā)酵飲料，富含大量醋酸菌，其中的細(xì)菌和酵母共生培養(yǎng)物（SCOBY）允許在非無(wú)菌條件下生產(chǎn)^［7］，是規(guī)?；铣杉?xì)菌纖維素的穩(wěn)定微生物群落^［8］。因此，服裝領(lǐng)域常用康普茶制備細(xì)菌纖維素。并且，F(xiàn)rankie等^［9］發(fā)現(xiàn)，綠茶發(fā)酵的康普茶所產(chǎn)生的細(xì)菌纖維素膜，在手感、性能與生長(zhǎng)效率上最適合作為服裝材料。細(xì)菌纖維素的生產(chǎn)菌群獲取較容易，可以通過(guò)凍干菌種接種和傳代培養(yǎng)繁殖兩種方式。凍干菌種接種需要按照無(wú)菌操作技術(shù)要求，將細(xì)菌纖維素的生產(chǎn)菌種移接到培養(yǎng)基質(zhì)中，是實(shí)驗(yàn)室常用的接種方式。在發(fā)酵過(guò)程中，細(xì)菌和酵母共生培養(yǎng)物會(huì)嵌在已經(jīng)形成的細(xì)菌纖維素膜中，所以，利用傳代培養(yǎng)繁殖的方式，可將發(fā)酵后的液體與形成的細(xì)菌纖維素膜一起，直接作為新培養(yǎng)基中接種物^［10］，并在傳代培養(yǎng)三代后獲得最好的纖維素產(chǎn)量^［11］。

1.3"高效自成膜的生長(zhǎng)機(jī)制

細(xì)菌纖維素分子鏈的合成擁有獨(dú)特的自組裝機(jī)制，因此，在發(fā)酵的環(huán)境中，細(xì)菌纖維素可以實(shí)現(xiàn)高效的自成膜生長(zhǎng)。并且，發(fā)酵生長(zhǎng)而來(lái)的細(xì)菌纖維素膜極其純凈，只含有極少量的雜質(zhì)。而傳統(tǒng)的植物纖維素生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)伴隨木質(zhì)素、果膠、蠟等大量的雜質(zhì)，需要許多物理及化學(xué)加工才能去除。

發(fā)酵條件直接影響細(xì)菌纖維素材料的生長(zhǎng)，通過(guò)控制溫度、pH值、氧氣和營(yíng)養(yǎng)液可改變細(xì)菌纖維素的生產(chǎn)效率。在發(fā)酵方法方面，靜態(tài)和振蕩兩種不同的發(fā)酵方式產(chǎn)生的細(xì)菌纖維素，在宏觀形貌、微觀結(jié)構(gòu)和性能上也皆有不同。相比于振蕩發(fā)酵，靜態(tài)條件下的培養(yǎng)基表面會(huì)形成膜狀纖維素^［12］，且產(chǎn)量相對(duì)較多、結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，更適合用于服裝材料生產(chǎn)。相比于傳統(tǒng)的植物纖維素面料，靜態(tài)發(fā)酵產(chǎn)生的細(xì)菌纖維素膜無(wú)須紡紗與織造就可直接應(yīng)用于服裝中。因此，細(xì)菌纖維素自成膜的生長(zhǎng)機(jī)制可以在提純、成型等方面減少服裝面料的加工工序，具備節(jié)約成本的優(yōu)勢(shì)。但是，發(fā)酵的生長(zhǎng)環(huán)境會(huì)使細(xì)菌纖維素?cái)y帶酸性氣味，影響穿著體驗(yàn)，使用稀堿液對(duì)材料進(jìn)行處理可以有效去除^［13］。

2"細(xì)菌纖維素材料的服用性能

與傳統(tǒng)服裝材料中的植物纖維素相比，細(xì)菌纖維素具有相同的化學(xué)組成，但是在機(jī)械性能、染色性能與成型性能方面，表現(xiàn)出耐磨、親水、顯色好和易塑形等特征優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也具備干燥性能變差的不足之處，這將對(duì)材料在服裝中的應(yīng)用場(chǎng)景、加工工藝及色彩與造型設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響。

2.1"機(jī)械性能

濕潤(rùn)狀態(tài)的細(xì)菌纖維素材料柔軟且富有彈性，其高密度的3D納米纖維交織結(jié)構(gòu)使其具有出色的濕拉伸強(qiáng)度。優(yōu)秀的親水性使其在美容面膜^［14］、傷口敷料^［15］等產(chǎn)品上擁有良好的應(yīng)用前景，并在服裝漸變?nèi)旧矫婢邆湟欢▋?yōu)勢(shì)，但服裝材料中水分的滯留會(huì)使穿著者感到不適。干燥后的細(xì)菌纖維素材料呈現(xiàn)類(lèi)似皮革的質(zhì)地與機(jī)械性能，耐磨性超過(guò)歐洲服裝防磨損標(biāo)準(zhǔn)的最高要求^［16］。然而，脫水會(huì)使細(xì)菌纖維素的原始三維結(jié)構(gòu)塌陷或收縮，從而導(dǎo)致材料脆性增加、柔韌性變差，影響材料的服用效果^［17］。

目前，已有學(xué)者探索了烘箱、微波、冷凍、室溫、超臨界CO2和真空冷凍等細(xì)菌纖維素材料的干燥方法，但仍存在密度較低、與水分相關(guān)的性能較差、表面缺陷較多、尺寸收縮、結(jié)構(gòu)僵硬、干燥時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題^［18］。相比之下，浸軋法^［19］可在快速脫水的同時(shí)減少質(zhì)量和厚度的損失，被認(rèn)為是目前細(xì)菌纖維素干燥最高效的方法。

為進(jìn)一步改善材料干燥后的耐用性與舒適性，添加甘油、聚乙二醇^［20］、聚二甲基硅氧烷^［21］等增塑劑可有效改善其柔韌性;此外，卵磷脂^［22］鞣制的細(xì)菌纖維素材料擁有穩(wěn)定的機(jī)械性能、較好的彈性與韌性，還表現(xiàn)出比皮革或棉更高的拉伸強(qiáng)度，并擁有一定程度的阻燃性。

在解決材料服用化基本的需求之外，經(jīng)過(guò)原位合成、異位合成和細(xì)菌纖維素溶解等不同的復(fù)合方法，相關(guān)學(xué)者還研制出具備發(fā)電、導(dǎo)電^［23］、磁性^［24］等特殊功能的細(xì)菌纖維素紡織復(fù)合材料，豐富了細(xì)菌纖維素材料的服用性能。

2.2"染色性能

天然的細(xì)菌纖維素為乳白色，并具有一定的透明度，因此顯色度較好。其優(yōu)良的親水性也使細(xì)菌纖維素在著色性方面具有一定優(yōu)勢(shì)，但是由于該材料結(jié)晶度較高，所以難以染深色。在染料類(lèi)別上，Miyamoto等^［25］發(fā)現(xiàn)直接染料可以對(duì)細(xì)菌纖維素進(jìn)行染色，酸性染料則無(wú)法著色;Kim等^［26］成功地利用廢棄的咖啡渣對(duì)細(xì)菌纖維素材料進(jìn)行了染色，染色后的細(xì)菌纖維素呈現(xiàn)深咖色并消除了透光性，具有更好的遮體效果。

細(xì)菌纖維素的染色在生長(zhǎng)前和生長(zhǎng)后兩個(gè)階段均可進(jìn)行，其染色方式與效果各有不同（表1）。在發(fā)酵過(guò)程中，細(xì)菌纖維素會(huì)呈現(xiàn)與培養(yǎng)液一致的色彩傾向，因此可以通過(guò)控制培養(yǎng)液的色彩，實(shí)現(xiàn)細(xì)菌纖維素的染色，即為原位染色。這將極大程度上減少傳統(tǒng)紡織品因染色帶來(lái)的水資源污染與消耗。Ellen^［27］在培養(yǎng)基中添加靛藍(lán)、甘藍(lán)、葡萄、甜菜、桑葚、火龍果等植物汁液或根塊，成功實(shí)現(xiàn)了細(xì)菌纖維素的植物原位染色。但是，植物根塊可能會(huì)導(dǎo)致培養(yǎng)基內(nèi)糖分相對(duì)不均，使得纖維素表面產(chǎn)生不規(guī)則凸起，影響最終服裝面料表面的肌理。此外，當(dāng)直接染料質(zhì)量濃度過(guò)高時(shí)，還會(huì)抑制材料的生長(zhǎng)。相較于植物根塊，郭力瑄^［28］發(fā)現(xiàn)食品級(jí)化學(xué)染料染色則更加均勻，并在培養(yǎng)時(shí)間上，添加紅色、橙色、綠色染料的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)細(xì)菌纖維素，比藍(lán)色、紫色、黑色染料所需的時(shí)間短。

生長(zhǎng)后的細(xì)菌纖維素可以實(shí)現(xiàn)漸變色、圖案印花等較復(fù)雜的染色效果。Audrey^［29］利用材料吸水能力的遞進(jìn)變化實(shí)現(xiàn)顏色明度與紅綠色相的漸變。濕潤(rùn)狀態(tài)下的細(xì)菌纖維素接觸鐵后，會(huì)因鐵氧化而呈現(xiàn)鐵銹色，Suzanne^［30］利用這一原理在材料上呈現(xiàn)波點(diǎn)、字母等深色圖案;設(shè)計(jì)師Sacha^［31］在她設(shè)計(jì)的康普茶時(shí)裝中，使用食用金屬色染料讓細(xì)菌纖維素材料具備了絢麗的色彩變化與金屬光澤;干燥后的細(xì)菌纖維素材料表面呈現(xiàn)啞光狀態(tài)，與紙質(zhì)材料的表面具有相似的紋理，Bea Brücker使用打印的方法^［28］，成功在細(xì)菌纖維素材料上創(chuàng)建了清晰的人像圖案。

2.3"成型性能

2003年，設(shè)計(jì)咨詢(xún)公司Bio Couture的創(chuàng)始人Suzanne Lee率先提出“在家種植自己的衣服”的概念，首次嘗試在服裝領(lǐng)域使用細(xì)菌纖維素材料，探索了在夾克、鞋子、包袋中應(yīng)用細(xì)菌纖維素薄膜的潛力，證明了細(xì)菌纖維素材料應(yīng)用服裝傳統(tǒng)縫合工藝的可行性，并成功添加拉鏈、紐扣和羅紋等輔料裝飾。作為一種新型生物材料，細(xì)菌纖維素還具備生長(zhǎng)成型、模具成型等更加新穎的服裝成型方式，該材料的生長(zhǎng)特征與干濕狀態(tài)的性能差異，使其無(wú)論是平面成型還是立體成型，都擁有一定的可塑性（表2）。

平面成型是通過(guò)生長(zhǎng)成型或模具成型的方式，使細(xì)菌纖維素形成理想二維形狀的成型方法。生長(zhǎng)成型是在細(xì)菌纖維素的培養(yǎng)階段，通過(guò)培養(yǎng)容器控制細(xì)菌纖維素膜的生長(zhǎng)空間，以達(dá)到成型的目的。并且在干燥后，雖然細(xì)菌纖維素材料厚度損失較為明顯（高達(dá)88.6%），但平面尺寸收縮很?。ㄗ疃?.04%）^［32］。因此，可以在很大程度上保留二維形狀。利用這一特點(diǎn)，Chan等^［33］開(kāi)發(fā)了不同類(lèi)型的定制形狀培養(yǎng)技術(shù)，用以直接生長(zhǎng)成服裝的板片形狀，減少因面料剪裁產(chǎn)生的資源浪費(fèi)。但是，干燥后的細(xì)菌纖維素的邊緣有產(chǎn)生輕微形變的可能，從而影響服裝版型和制作的準(zhǔn)確性。因此在干燥前，需要對(duì)干燥容器中細(xì)菌纖維素材料的形狀進(jìn)行平鋪整理、邊緣壓制，以在最大程度上固定干燥后的材料形狀，減少形狀損失。模具成型是將濕潤(rùn)的細(xì)菌纖維素置于預(yù)設(shè)的模具中模制成型并干燥的成型方式。Bolzan等^［34］將細(xì)菌纖維素材料碎片液化，模制了具有厚度起伏的服裝領(lǐng)子，并提出了兩種零浪費(fèi)設(shè)計(jì)策略：1） 從預(yù)成型容器中生長(zhǎng)獲得版片形狀;2） 在標(biāo)準(zhǔn)容器中生長(zhǎng)后，切割獲得預(yù)期板片形狀，并回收產(chǎn)生的細(xì)菌纖維素碎片，在模具中再次成型^［35］。

立體成型是利用材料濕潤(rùn)與干燥狀態(tài)的屬性特征差異，在模具上制成不同立體形狀的成型方式。濕潤(rùn)狀態(tài)下細(xì)菌纖維素柔韌度好、可塑性強(qiáng)，隨著水分的流失，材料的柔軟度下降、支撐性增加，可以固定立體形狀。因此，利用這一干濕狀態(tài)下的變化，通過(guò)模具成型、生長(zhǎng)成型等方法，可實(shí)現(xiàn)細(xì)菌纖維素立體成型的目的。設(shè)計(jì)師Suzanne^［30］將豆子形狀固定到木質(zhì)人體模具上，并讓濕的細(xì)菌纖維素材料在其上干燥，構(gòu)建了具有豆子凹凸肌理的緊身胸衣;Frankie等^［9］從細(xì)菌纖維素的生長(zhǎng)過(guò)程入手，探索細(xì)菌纖維素直接生長(zhǎng)成立體形狀的方法，嘗試將3D人體模型懸浮在培養(yǎng)液中，纖維素生長(zhǎng)達(dá)到所需厚度后，將人體模具輕輕旋轉(zhuǎn)到另一個(gè)平面，成功實(shí)現(xiàn)細(xì)菌纖維素在人體模型上的連續(xù)無(wú)縫生長(zhǎng)，后經(jīng)過(guò)干燥、剝離并修剪成了一件一體成型的3D服裝。綜合以上細(xì)菌纖維素材料的成型方法發(fā)現(xiàn)，模具在其中起著關(guān)鍵性作用，3D打印技術(shù)的引入使模具形狀變得高度自由，細(xì)菌纖維素材料的成型也擁有了更多可能。

3"細(xì)菌纖維素材料在服裝產(chǎn)品中的應(yīng)用潛力

細(xì)菌纖維素作為一種多學(xué)科融合發(fā)展的新型生物材料，擁有整合服裝、生物、電子、醫(yī)藥、環(huán)境、造紙等多領(lǐng)域研究成果的優(yōu)勢(shì)，這為細(xì)菌纖維素材料在服裝中的多元化應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。目前，細(xì)菌纖維素材料已在服裝與生物、電氣、醫(yī)藥等多領(lǐng)域展開(kāi)了跨學(xué)科的交叉與融合，并在時(shí)尚服裝、智能服裝與防護(hù)服裝中展現(xiàn)了應(yīng)用潛力，為服裝領(lǐng)域的發(fā)展帶來(lái)了更多機(jī)遇與可能（圖1）。

3.1"時(shí)尚服裝

細(xì)菌纖維素材料在推動(dòng)時(shí)尚產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的同時(shí)，為時(shí)尚服裝的創(chuàng)作提供了自由的設(shè)計(jì)干預(yù)方式、多變的材料質(zhì)感與獨(dú)特的工藝優(yōu)勢(shì)，成為時(shí)尚創(chuàng)作的創(chuàng)新媒介。1） 自由的設(shè)計(jì)干預(yù)方式。在以細(xì)菌纖維素材料為載體的時(shí)尚服裝設(shè)計(jì)中，材料的生長(zhǎng)與性能特征，為時(shí)尚服裝的色彩與肌理設(shè)計(jì)提供了提前干預(yù)的通道，干濕狀態(tài)下屬性的差異，也使細(xì)菌纖維素能夠?qū)崿F(xiàn)更加自由多變的造型效果;2） 多變的材料質(zhì)感。通過(guò)不同的處理方法，細(xì)菌纖維素材料還可創(chuàng)造出豐富多樣的手感和外觀，并模擬絲綢、皮革、杜邦紙、塑料和牛仔等風(fēng)格迥異的服裝材料質(zhì)感，擁有多變的風(fēng)格表現(xiàn)能力;3） 獨(dú)特的工藝優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)紡織材料相比，細(xì)菌纖維素材料擁有光滑的切割邊緣，擁有鏤空工藝上的優(yōu)勢(shì)。Adamatzky^［36］研究了在（0.45±0.1 mm）厚度下激光切割細(xì)菌纖維素材料的最佳設(shè)置參數(shù)，這為其使用激光切割進(jìn)行鏤空?qǐng)D案設(shè)計(jì)提供了技術(shù)方面的參考。

在時(shí)尚領(lǐng)域中，細(xì)菌纖維素材料在設(shè)計(jì)、材質(zhì)與工藝方面賦予了服裝更鮮活的生命力。設(shè)計(jì)師們也在不斷從生物學(xué)的角度利用細(xì)菌纖維素材料的生物特征，挖掘其應(yīng)用潛能，并通過(guò)新材料的應(yīng)用，驅(qū)動(dòng)可持續(xù)時(shí)尚的創(chuàng)新探索。

3.2"智能服裝

細(xì)菌纖維素材料柔軟、透明，這為其與智能服裝傳感器、智能材料的融合應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。在智能服裝的三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)中，已有較多研究展示了細(xì)菌纖維素材料的潛力。1） 傳感器。SCTM公司使用細(xì)菌纖維素材料制成合身赤腳鞋（form-fitting barefoot shoe），開(kāi)創(chuàng)性地配備控制器硬件，使其可探索VR/AR環(huán)境。2） 智能材料。德國(guó)公司ScobyTec還設(shè)計(jì)了一款智能發(fā)光騎行夾克，將發(fā)光纖維嵌入細(xì)菌纖維素材料夾層中，利用細(xì)菌纖維素透光性的特點(diǎn)，顯示出不同色彩的燈光。利用細(xì)菌纖維素材料的導(dǎo)電性，設(shè)計(jì)師Ellen^［27］將其應(yīng)用在了手機(jī)保護(hù)套上，無(wú)須取下保護(hù)套，使用者就可以觀察到屏幕顯示的內(nèi)容并進(jìn)行觸屏操作。但目前細(xì)菌纖維素材料的透明度還無(wú)法保證使用時(shí)的顯色與清晰度。3） 集成方式。Adamatzky^［36］在材料上嘗試了氣溶膠噴射打印PEDOT：PSS電路、3D打印TPU和金屬聚合物復(fù)合材料、繪制導(dǎo)電軌道并用導(dǎo)電涂料排列功能元件等不同集成方式，證明了在細(xì)菌纖維素材料上創(chuàng)建電導(dǎo)體的可行性，并且經(jīng)過(guò)反復(fù)彎曲和拉伸后，電路仍能保持其功能。

在電氣領(lǐng)域的研究中，細(xì)菌纖維素材料在生物傳感器、電化學(xué)儲(chǔ)能方面也展露了應(yīng)用潛力^［37］。隨著電氣與服裝領(lǐng)域的融合發(fā)展，細(xì)菌纖維素材料獨(dú)特的跨學(xué)科性質(zhì)，將為服裝的智能化設(shè)想帶來(lái)切實(shí)可行的解決方案。

3.3"防護(hù)服裝

在防護(hù)服裝中，細(xì)菌纖維素材料的物理、化學(xué)特質(zhì)提供了特殊的防護(hù)功效。1） 物理防護(hù)。細(xì)菌纖維素材料優(yōu)異的耐磨性與拉伸強(qiáng)度使其非常適合用于高磨損服裝，如工作服、戶(hù)外服裝，甚至軍事和警用裝備，并被認(rèn)為有替代傳統(tǒng)防彈衣材料——?jiǎng)P夫拉的潛質(zhì)，可用于生產(chǎn)輕質(zhì)防彈衣^［38］。2） 生化防護(hù)。細(xì)菌纖維素具有特殊的微納纖維結(jié)構(gòu)，一些學(xué)者測(cè)試了細(xì)菌纖維素材料對(duì)微生物的去除性能，發(fā)現(xiàn)它可以有效過(guò)濾大腸桿菌、豬流感等病毒^［39］。細(xì)菌纖維素還可吸附有機(jī)磷化合物和氯氣，吸附砷、鈷和鎘等重金屬，在有毒實(shí)驗(yàn)工作環(huán)境中提供保護(hù)^［40］?；谠撎匦?，SCTM公司使用細(xì)菌纖維素作為過(guò)濾材料，開(kāi)發(fā)了一款防護(hù)口罩，用于保護(hù)人體免受病原體和有毒氣體的侵害。

防護(hù)服裝因應(yīng)用場(chǎng)景的特殊性，使用壽命通常較短，用于物理防護(hù)的服裝極易因破損而廢棄。為防止交叉感染，保證最高級(jí)別的安全性，化學(xué)防護(hù)服裝的使用也通常是一次性的?；诩?xì)菌纖維素材料的防護(hù)服裝可實(shí)現(xiàn)生物降解，這將極大程度上緩解防護(hù)服裝因高廢棄率而產(chǎn)生的環(huán)境負(fù)擔(dān)。

4"細(xì)菌纖維素材料在服裝領(lǐng)域應(yīng)用中的挑戰(zhàn)

細(xì)菌纖維素材料在服裝領(lǐng)域的應(yīng)用受到越來(lái)越多的關(guān)注，在材料特征、設(shè)計(jì)方法與應(yīng)用場(chǎng)景等方面展示了令人興奮的前景，但在服裝行業(yè)的實(shí)際應(yīng)用與商業(yè)化發(fā)展中仍需面臨多種挑戰(zhàn)，需要解決材料的耐用性與舒適度、設(shè)計(jì)方法革新與范式轉(zhuǎn)變、生產(chǎn)的規(guī)模化與系統(tǒng)性等相關(guān)問(wèn)題。

4.1"材料的舒適度與耐用性

4.1.1"疏水透氣性

細(xì)菌纖維素材料的親水性使其易吸收水分，產(chǎn)生潮濕、黏膩的手感，影響穿著舒適度。雖然高溫干燥會(huì)使材料形成緊密、無(wú)孔的疏水結(jié)構(gòu)，但透氣性也會(huì)隨之變差，熱量和濕氣在皮膚表面滯留，被材料吸收后更無(wú)法釋放，從而加劇穿著的不適感。因此，需要均衡考慮材料的疏水性與透氣性，使材料具備良好的舒適度。

4.1.2"清潔方式

細(xì)菌纖維素有一定的吸水—復(fù)水性能，水洗會(huì)使材料變厚產(chǎn)生形變，并且干燥的條件與方式也會(huì)對(duì)服裝的造型與質(zhì)量產(chǎn)生影響，因此，細(xì)菌纖維素服裝可能無(wú)法采用水洗這種清潔方式。無(wú)法清潔則會(huì)導(dǎo)致服裝積累污垢、細(xì)菌和異味，影響穿著者的健康。干洗是細(xì)菌纖維素服裝清潔較好的方式之一，其中干洗用劑的效率與環(huán)保性是需要研究的重點(diǎn)。

4.1.3"可持續(xù)性測(cè)試

材料舒適度與耐用性的改良通常離不開(kāi)眾多化學(xué)試劑的參與，這可能意味著減少甚至抑制材料的生物降解性。目前，在細(xì)菌纖維素材料的改性研究中，鮮有關(guān)于改性方法對(duì)材料安全性與可降解性影響的披露。若為實(shí)現(xiàn)功能性突破，而犧牲細(xì)菌纖維素材料天然降解、環(huán)保無(wú)害的優(yōu)勢(shì)，則會(huì)背離服裝行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的初衷。

4.2"設(shè)計(jì)方法革新與范式轉(zhuǎn)變

4.2.1"設(shè)計(jì)方法革新

設(shè)計(jì)方法是細(xì)菌纖維素材料在服裝中應(yīng)用的重要研究方向。目前細(xì)菌纖維素材料發(fā)展尚不成熟，采用傳統(tǒng)的服裝設(shè)計(jì)方法會(huì)造成設(shè)計(jì)脫離實(shí)際，缺乏實(shí)用性與創(chuàng)新性?；谀壳安牧习l(fā)展現(xiàn)狀，如何將細(xì)菌纖維素材料與其他纖維材料結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)更實(shí)用、更多樣化的設(shè)計(jì)，是現(xiàn)階段細(xì)菌纖維素材料在服裝中應(yīng)用需要考慮的重點(diǎn)。

4.2.2"設(shè)計(jì)范式轉(zhuǎn)變

基于細(xì)菌纖維素的生物特征，材料在生長(zhǎng)過(guò)程中展現(xiàn)了原位染色、生長(zhǎng)成型、模具成型等有別于傳統(tǒng)服裝材料的應(yīng)用方法。因此，傳統(tǒng)的服裝設(shè)計(jì)流程已很難適用于這種新型生物材料，需要朝向更加契合材料特質(zhì)的方向轉(zhuǎn)變，明確新的設(shè)計(jì)模式與流程，并提高材料應(yīng)用時(shí)的設(shè)計(jì)效率，構(gòu)建生物特征協(xié)同設(shè)計(jì)的新范式。

4.3"生產(chǎn)的規(guī)?；c系統(tǒng)性

4.3.1"供應(yīng)鏈體系

健康的產(chǎn)業(yè)生態(tài)需要建立穩(wěn)定可靠的供應(yīng)鏈體系，這是推動(dòng)細(xì)菌纖維素材料在服裝產(chǎn)業(yè)中發(fā)展的關(guān)鍵一步。目前細(xì)菌纖維素生產(chǎn)上的研究多集中在原材料供應(yīng)、生產(chǎn)工藝與質(zhì)量控制方面，但在規(guī)模上仍未達(dá)到商業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)于物流管理、合作伙伴關(guān)系和市場(chǎng)需求等方面的研究仍存在不足。這將導(dǎo)致產(chǎn)生可預(yù)見(jiàn)的成本增加、產(chǎn)能與質(zhì)量不穩(wěn)定、消費(fèi)市場(chǎng)動(dòng)蕩等問(wèn)題，削減投資者對(duì)細(xì)菌纖維素商業(yè)化應(yīng)用的信心。

4.3.2"生產(chǎn)的系統(tǒng)性

目前，細(xì)菌纖維素材料的生產(chǎn)已有了豐富的研究基礎(chǔ)，但仍缺少高效的大規(guī)模發(fā)酵、加工與再處理系統(tǒng)。材料的生產(chǎn)方式與傳統(tǒng)紡織品的生產(chǎn)有一定差異，無(wú)法利用現(xiàn)有的傳統(tǒng)生產(chǎn)線，并缺乏針對(duì)性的機(jī)械化生產(chǎn)設(shè)備。在規(guī)?；a(chǎn)中，構(gòu)建加工與再處理系統(tǒng)，以應(yīng)對(duì)細(xì)菌纖維素材料裝飾與塑形方式的靈活性需求，以及因材料的改性而產(chǎn)生的特殊處理工序與成本。因此，生產(chǎn)的系統(tǒng)性問(wèn)題是細(xì)菌纖維素材料應(yīng)用在服裝領(lǐng)域中需要面對(duì)的挑戰(zhàn)之一。

5"結(jié)"語(yǔ)

若要真正實(shí)現(xiàn)細(xì)菌纖維素材料在服裝領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，離不開(kāi)材料、設(shè)計(jì)與生產(chǎn)三方的協(xié)同發(fā)展。從材料的生長(zhǎng)特征梳理來(lái)看，細(xì)菌纖維素可構(gòu)建一個(gè)低成本的循環(huán)生長(zhǎng)流程，并擁有穩(wěn)定且易獲取的菌群接種方式及高效成膜機(jī)制。在材料服用化屬性上，與傳統(tǒng)服裝相比，細(xì)菌纖維素材料在機(jī)械性能、染色性能與服裝成型性能三方面具備特殊的性能優(yōu)勢(shì)，為其應(yīng)用在服裝中提供了許多創(chuàng)新的染色與成型思路，促進(jìn)了細(xì)菌纖維素服裝在功能、審美與制作上的革新。因此，與傳統(tǒng)服裝材料截然不同的屬性特征與生長(zhǎng)特征，使得細(xì)菌纖維素材料的設(shè)計(jì)方法擁有巨大的發(fā)展空間，并需要思考更實(shí)用、更多樣化的設(shè)計(jì)方式，設(shè)計(jì)范式也需朝向更加契合材料生物特征的方向轉(zhuǎn)變。

從材料在服裝中的應(yīng)用潛力看，細(xì)菌纖維素材料在時(shí)尚、智能與防護(hù)服裝中，擁有來(lái)自交叉學(xué)科堅(jiān)實(shí)的研究基礎(chǔ)。材料的設(shè)計(jì)干預(yù)、質(zhì)感變化與工藝優(yōu)勢(shì)有助于其靈活地應(yīng)用在時(shí)尚服裝中;并在傳感器、智能材料與集成方式等智能服裝關(guān)鍵技術(shù)中擁有一定的應(yīng)用與研究基礎(chǔ);在生化防護(hù)、物理防護(hù)與可持續(xù)性三方面，擁有應(yīng)用在防護(hù)服裝上的天然優(yōu)勢(shì)。但目前關(guān)于生產(chǎn)的規(guī)?；c系統(tǒng)性問(wèn)題，限制了材料在多種服裝場(chǎng)景中的應(yīng)用，需要建立穩(wěn)定可靠的供應(yīng)鏈體系及用于高效生產(chǎn)的大規(guī)模發(fā)酵、加工與再處理系統(tǒng)。

基于以上研究，對(duì)于未來(lái)細(xì)菌纖維素材料在服裝領(lǐng)域中的應(yīng)用發(fā)展方向提出以下建議：

1） 加強(qiáng)細(xì)菌纖維素材料的基礎(chǔ)服用性能研究。細(xì)菌纖維材料作為一種生物材料，縱然擁有環(huán)境友好、成本低廉等優(yōu)勢(shì)，并在抗菌、耐磨等特種功能上具備潛質(zhì)，但是只有真正應(yīng)用在服裝中，這些優(yōu)秀的特質(zhì)才可以真正地發(fā)揮功效。所以，應(yīng)重點(diǎn)針對(duì)細(xì)菌纖維素材料黏膩、不透氣等基礎(chǔ)服用化問(wèn)題，并參考其他生物材料服用化研究路徑，從基布面料復(fù)合、疏水后處理等方面著手，優(yōu)先改良材料穿著的舒適度。

2） 從包容性的品類(lèi)開(kāi)始挖掘材料的應(yīng)用潛力。細(xì)菌纖維素材料在服裝中的應(yīng)用目前仍處于初步嘗試階段，在日常服裝中的應(yīng)用仍存在一定阻礙。因此，可以從定制類(lèi)時(shí)裝、舞臺(tái)服裝、包袋、鞋履及首飾等更適合應(yīng)用新材料的服裝品類(lèi)入手，挖掘細(xì)菌纖維素材料的應(yīng)用方法，并逐漸延伸至日常服裝。這些包容性更強(qiáng)的服裝品類(lèi)，可以使細(xì)菌纖維素材料的應(yīng)用更加自由，激發(fā)設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)靈感與創(chuàng)造力。在材料漸進(jìn)應(yīng)用的過(guò)程中，消費(fèi)者也更容易接受這種新興材料。

3） 與頭部品牌合作。頭部品牌社會(huì)影響力可以實(shí)現(xiàn)消費(fèi)潮流的引導(dǎo)，從而引起消費(fèi)者對(duì)細(xì)菌纖維素材料的關(guān)注與興趣，促進(jìn)打開(kāi)細(xì)菌纖維素服裝的消費(fèi)市場(chǎng)。其強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，也將為細(xì)菌纖維素材料的研究提供資金支持，并幫助研發(fā)人員捕捉市場(chǎng)需求，為材料的迭代升級(jí)提供精準(zhǔn)的方向。對(duì)于品牌來(lái)說(shuō)，細(xì)菌纖維素材料的創(chuàng)新性為其提供了營(yíng)銷(xiāo)熱點(diǎn)，在消費(fèi)者越來(lái)越關(guān)心可持續(xù)時(shí)尚的背景下，細(xì)菌纖維素材料的生物特質(zhì)，也將增強(qiáng)品牌的可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力。

隨著細(xì)菌纖維素材料改性技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步、應(yīng)用方式的不斷拓展、產(chǎn)業(yè)化建設(shè)的逐步完善，細(xì)菌纖維素材料在服裝領(lǐng)域的應(yīng)用將逐漸走向成熟，從而促進(jìn)服裝行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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Application progress of bacterial cellulose materials in the apparel field

ZHANG Chi， WANG Xiangrong

XUE Yuqing^a， TANG Ying^a， YUAN Jiugang^b， MENG Mei^a

（a.School of Digital Technology amp; Innovation Design; b.College of Textile Science and Engineering， Jiangnan University， Wuxi 214122， China）

Abstract：

Bacterial cellulose （BC）， a natural nano-biomaterial derived from bacterial fermentation in culture media and found at the liquid-air interface， possesses ideal characteristics for apparel materials such as tear resistance and abrasion resistance. Furthermore， its exceptional biodegradability and low polluting nature have made it a pivotal point in the sustainable transformation of apparel materials. In recent years， significant progress has been made in the application research of BC in fields such as papermaking， cosmetics， food， electrical engineering， and environmental governance. However， despite advancements in the performance and preparation of this material in the apparel industry， its full application potential remains untapped. It is necessary to systematically analyze the material’s characteristics and development directions to propel its application in the apparel sector.

Currently， research on BC in the apparel field has been conducted from the perspectives of production features and wearability performance， revealing unique advantages over traditional apparel materials. Its growth characteristics include low-cost recycling， stable and easy acquisition， and efficient self-forming， which reduce production costs and realize the value conversion of agricultural waste resources in apparel materials. In terms of wearability performance， BC exhibits advantages such as abrasion resistance， hydrophilicity， good color development， and ease of shaping. However， it also has drawbacks， such as inferior drying performance， which can be effectively improved by altering drying methods and using different plasticizers. The dyeing of BC can be performed during and after its growth. In-situ dyeing of growing BC can be achieved using plant juices， roots， and food-grade chemical dyes. After growth， the material’s inherent hydrophilicity and paper-like texture enable gradient dyeing and printing of patterns such as polka dots， letters， and portraits. As a novel biomaterial， BC also offers innovative apparel molding methods such as growth molding and mold molding. The material’s growth characteristics and performance differences between dry and wet states provide plasticity for both flat and three-dimensional molding. Using different molds， BC can directly grow into the shape of apparel panels or construct three-dimensional apparel shapes.

As a new biomaterial developed through interdisciplinary fusion， BC has the advantage of integrating research results from multiple fields such as apparel， biology， electronics， and medicine， demonstrating application potential in fashion apparel， smart apparel， and protective apparel. In the color and texture design of fashion apparel， BC offers flexible pre-intervention methods and can simulate the textures of materials with distinct styles such as silk， leather， Tyvek， plastic， and denim. Its smooth cutting edges also provide unique advantages for hollow-out craftsmanship. In smart apparel， cases of combined application of BC with sensors and smart materials have been reported， proving the feasibility of creating electrical conductors on this material using different integration methods. In protective apparel， BC offers unique physical and chemical protective properties， and its biodegradability alleviates the environmental burden caused by the high disposal rate of protective apparel.

Based on a systematic review of the current research status and application potential of materials， it has been identified that BC still faces certain challenges in terms of comfort and durability， innovation and paradigm shifts in design methods， as well as the scale and systematization of production， when applied in apparel. In the realm of material performance research， there is a need to strengthen the foundational research on the wearable properties of BC materials. While addressing the hydrophobicity of the material， it is also crucial to consider breathability in a balanced manner to ensure excellent moisture management capabilities. Furthermore， the most suitable cleaning methods for the material should be identified to enable its long-term and repeated use. Sustainability testing is a vital aspect in ensuring that the material maintains its safety and biodegradability throughout various modification studies. Regarding apparel applications， it is essential to explore the potential applications of BC materials starting with inclusive categories. The integration of BC with other fiber materials should be considered to achieve more practical and diversified designs. Additionally， design paradigms need to shift towards a direction that aligns more closely with the unique characteristics of the material， with clear new design modes and processes established to enhance design efficiency when applying the material. In terms of market promotion， the industrial development of BC materials in key aspects of the supply chain system， such as logistics management， partnership relations， and market demand， is still incomplete. There is a lack of efficient large-scale fermentation， processing， and reprocessing systems. Collaboration with leading brands is necessary to integrate industry resources and guide consumer trends， so as to promote the mature application of BC materials in the apparel field.

Key words：

bacterial cellulose; clothing materials; biomaterials; fashion apparel; smart apparel; protective apparel; application status