基于環(huán)境保護(hù)的智能服裝材料應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)研究

薛穎 閆永忠 張媛媛 路迎峰 劉金婷 吳碩

【摘要】近年來(lái)隨著科技、紡織技術(shù)的發(fā)展，智能服裝的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用得到了前所未有的關(guān)注。本文對(duì)智能服裝的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了梳理，指出了智能服裝在穿著使用中存在的問(wèn)題，并給出了相應(yīng)的解決措施，對(duì)智能服裝未來(lái)的發(fā)展進(jìn)行了展望，這些對(duì)于開(kāi)發(fā)新型智能服裝產(chǎn)品和擴(kuò)展其應(yīng)用具有積極的參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】智能服裝；應(yīng)用；發(fā)展

智能服裝材料，是指對(duì)外界環(huán)境（機(jī)械、熱、化學(xué)、光、濕度、電磁等）或內(nèi)部狀態(tài)所發(fā)生的變化有感知并能做出響應(yīng)，同時(shí)保留服裝材料固有風(fēng)格和服用性能的材料。智能服裝區(qū)別于傳統(tǒng)服裝，是一個(gè)跨界的產(chǎn)品，需要結(jié)合科技、電子、通信、互聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)學(xué)、材料學(xué)、紡織工藝、服裝設(shè)計(jì)、服裝制造等多個(gè)行業(yè)技術(shù)，并不只是生產(chǎn)一件衣服那樣簡(jiǎn)單，智能服裝應(yīng)屬于高科技新興產(chǎn)業(yè)。

在智能服裝發(fā)展的初期，當(dāng)時(shí)的智能服裝并不具備良好的可穿性，僅是科技價(jià)值實(shí)現(xiàn)的載體。到了二十世紀(jì)，人們開(kāi)始意識(shí)到將時(shí)尚和智能材料融入智能服裝設(shè)計(jì)的重要性，但是研究發(fā)展的進(jìn)度相對(duì)緩慢，以致關(guān)于智能穿戴的關(guān)注點(diǎn)更多的在智能手環(huán)、智能手表、智能眼鏡為載體的穿戴物上，對(duì)智能服裝的關(guān)注度相對(duì)較弱，早期的智能服裝主要應(yīng)用于軍工、醫(yī)護(hù)和智能生活需求方面。

一、智能服裝的應(yīng)用

（一）防護(hù)領(lǐng)域

智能服裝材料最早應(yīng)用于軍工領(lǐng)域，是波蘭的一家公司開(kāi)發(fā)出一種新型的液態(tài)粘稠材質(zhì)，它能夠承受極大的沖擊力，比凱夫拉超強(qiáng)纖維更加強(qiáng)韌，這種液態(tài)粘稠材質(zhì)可以制成防彈衣，用于軍事作戰(zhàn)，使子彈無(wú)法穿透，呈現(xiàn)出現(xiàn)實(shí)版的“鋼鐵俠”盔甲。

拒水抗污的材料應(yīng)用于醫(yī)護(hù)領(lǐng)域，利用纖維收縮形成蓬松的線圈保持較多的空氣，以增大復(fù)合表面的拒液性能，為醫(yī)護(hù)人員提供保護(hù)，免受血液病菌的侵害，高性能材料預(yù)防纖維不受損壞，使用更持久。

整合了壓力傳感器的智能鞋和鞋墊，可基于壓力等參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)的步態(tài)、能耗分析，一旦發(fā)現(xiàn)有發(fā)生運(yùn)動(dòng)損傷的潛在可能，即可進(jìn)行預(yù)警，讓使用者邁出的每一步都更健康。另外，融合了柔性織物傳感器的智能穿戴服裝，可以幫助用戶做呼吸訓(xùn)練、改善睡眠以及進(jìn)行睡眠呼吸暫停篩查等等。智能服裝已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“通訊”和“個(gè)體監(jiān)測(cè)”的作用。未來(lái)，在核心算法、核心數(shù)據(jù)分析以及綜合信息處理技術(shù)的幫助下，智能服裝會(huì)充分發(fā)揮穿戴設(shè)備的深度智能，應(yīng)用更加廣泛。

（二）健康領(lǐng)域

隨著人們的健康意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)烈，智能服裝材料被應(yīng)用于健康管理領(lǐng)域。一些T恤、胸衣等智能衣物可以用來(lái)進(jìn)行生物體征測(cè)量，對(duì)人體進(jìn)行健康檢測(cè)。如內(nèi)置心率監(jiān)測(cè)功能的智能文胸，用來(lái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)肌肉鍛煉、記錄心率變化，起到比較準(zhǔn)確的記錄功能，通過(guò)與智能設(shè)備連接共享心率監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。穿著者通過(guò)App來(lái)針對(duì)自己的心率制定適合自己的健身計(jì)劃，還可以通過(guò)藍(lán)牙與智能手機(jī)、智能手表連接，實(shí)時(shí)查看自己的健康狀況。

英特爾公司聯(lián)手建筑學(xué)運(yùn)動(dòng)服裝設(shè)計(jì)師Chromat推出兩款“響應(yīng)式服裝”。其特別之處在于這兩款智能服裝搭載了英特爾那顆只有紐扣大小的硬件平臺(tái)Curie。其利用傳感器收集的心跳、體溫等人體生理信號(hào)，并通過(guò)在衣服中集成的形狀記憶合金進(jìn)行衣服變形。這兩款衣服在2016春夏紐約時(shí)裝周上，得到了不俗的反響。

（三）生活領(lǐng)域

智能服裝材料已滲透到人們的日常生活，增加了生活的情趣。2015年年底，愛(ài)家科技將石墨烯應(yīng)用于服裝上，以石墨烯作為發(fā)熱載體，穿著者通過(guò)APP對(duì)披肩進(jìn)行溫控，這種材質(zhì)不僅可以使衣物更加輕便柔軟，甚至還能實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的掌控，解決了普通披肩保暖性不足的問(wèn)題，對(duì)于肩背部患疾的人群而言，可以針對(duì)某些部位進(jìn)行集中的升溫按摩。

高科技巨頭谷歌公司宣布正在與全球知名的牛仔品牌Levis合作，以特別紡織的具有觸屏控制功能的面料來(lái)制作智能服飾。這個(gè)由谷歌的先進(jìn)技術(shù)項(xiàng)目部門(mén)研發(fā)的新技術(shù)被命名為“提花項(xiàng)目”，利用這項(xiàng)技術(shù)可將導(dǎo)電纖維嵌入任何類型的紡織品來(lái)制作智能化面料，還可以在衣物上加入超小型計(jì)算系統(tǒng)，將可穿戴技術(shù)融入牛仔褲、夾克、襯衣甚至內(nèi)衣中，有了這項(xiàng)技術(shù)，任何采用紡織面料的物品，從服裝到家具以及地毯等，都可以植入計(jì)算機(jī)觸屏控制功能，使我們的生活更加充滿樂(lè)趣。

二、智能服裝的發(fā)展方向

隨著社會(huì)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，智能服裝的研發(fā)會(huì)越來(lái)越精準(zhǔn)、細(xì)致，應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛。傳統(tǒng)的智能服裝穿著不舒適，功能單一，要想使智能服裝長(zhǎng)久的立足中國(guó)市場(chǎng)，服裝企業(yè)必須進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級(jí)，針對(duì)不同的人群開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)不同功能的智能服裝來(lái)解決某一項(xiàng)用戶需要是智能服裝的發(fā)展方向，真正做到智能改變生活，提高了人們的生活質(zhì)量。

（一）多功能的智能服裝

目前市場(chǎng)上的智能服裝功能比較單一，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，智能服裝逐漸向多功能轉(zhuǎn)化，一件服裝可以同時(shí)監(jiān)測(cè)心率，還可以通過(guò)內(nèi)置的電子芯片對(duì)環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，顯示當(dāng)天的空氣霧霾指數(shù)，方便人們進(jìn)行外出的防護(hù)，衣袖上面可以通過(guò)按鈕進(jìn)行音樂(lè)播放及定位，并使傳感器和執(zhí)行元件與服裝一體化，達(dá)到真正的融合。

國(guó)內(nèi)安潤(rùn)普的科技公司，就以其獨(dú)特的SOFTCEPTORTM柔性傳感技術(shù)研發(fā)出智能服裝，柔軟度接近人體皮膚，能靈敏捕捉人體內(nèi)外細(xì)微的形變、壓力變化等，感應(yīng)監(jiān)測(cè)人體呼吸、心率、腰圍、肌肉維度、情緒變化等數(shù)據(jù)，作為健康、保健、美容、美體等客觀指標(biāo)，將對(duì)人的關(guān)愛(ài)置于無(wú)聲無(wú)息的日常穿戴中。

（二）柔軟的智能服裝

利用智能纖維的柔軟性，開(kāi)發(fā)出柔軟織物，解決了智能服裝穿著的不舒適感，除了織物傳感器，柔性織物電路板也得到了很大進(jìn)展。把預(yù)先拉伸的彈性紗及絕緣金屬纖維編織到織物結(jié)構(gòu)中，研制出的新型織物電路板，像普通布料一樣耐用、透氣、柔軟且易于改變形態(tài)，亦可拉伸及洗滌。這種織物電路具有良好的電穩(wěn)定性和少于1%的相對(duì)電阻變化，它不但耐受水洗及容易拉伸，而且通過(guò)多種極端使用情況的測(cè)試，包括抵御300%單向拉伸及150%三維沖擊測(cè)試，更有超過(guò)百萬(wàn)周期的使用壽命。這些柔性傳感器和電路板，組成了智能面料，它們有的能夠測(cè)試力、壓力、形變，有的能夠測(cè)試人體的生物電信號(hào)，從而為醫(yī)生、運(yùn)動(dòng)教練等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)病人、運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練的生命體征提供了條件，真正做到了穿著的舒適性和運(yùn)動(dòng)的隨意性。

（三）可水洗的智能服裝

智能服裝的數(shù)據(jù)采集功能可以長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用，在確保用戶舒適的前提下，無(wú)干擾地獲取所有數(shù)據(jù)，一些智能面料已經(jīng)實(shí)現(xiàn)水洗、機(jī)洗，和普通衣物的維護(hù)一樣簡(jiǎn)單，這將大大提升用戶體驗(yàn)。科學(xué)家們開(kāi)始致力于研究能夠感知周?chē)h(huán)境，包括電、光、熱等的智能面料，目前比較成功的為具有微小化和柔性化的織物傳感器。通過(guò)良好的基材選擇，該傳感器具備感應(yīng)外界應(yīng)變和壓力等功能，具有柔性、大變形、可重復(fù)性、耐疲勞性等優(yōu)勢(shì)。

（四）價(jià)格親民的智能服裝

智能服裝因?yàn)閮?nèi)部植入了一些高科技的電子元件技術(shù)，價(jià)格普遍偏高，隨著智能紡織技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家們也考慮到了這一點(diǎn)并開(kāi)始尋求可替代的一些智能設(shè)備，以智能紡織材料制成的柔性傳感器技術(shù)為例，這種技術(shù)將碳基導(dǎo)電材料植到彈性織物基底上，可隨著織物的拉伸、回彈等形變產(chǎn)生電信號(hào)變化，結(jié)合獨(dú)特算法對(duì)電信號(hào)進(jìn)行分析、處理，從而實(shí)現(xiàn)傳感功能。這種能夠?qū)щ姷娜彳浛椢锿庥^看起來(lái)和普通布料一樣，能水洗、甩干、烘干，這樣大大降低了服裝的使用成本和后期的維護(hù)費(fèi)用，智能服裝變?yōu)槔习傩沾┑闷鸬母呖萍迹佑H民。目前，研發(fā)這項(xiàng)技術(shù)的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一款智能文胸，穿上它便可以監(jiān)測(cè)女性的運(yùn)動(dòng)、呼吸、心率、情感狀況；還有一款智能腰帶受到減肥人士的關(guān)注，戴上它，可以每天監(jiān)測(cè)自己的腰圍變化，系統(tǒng)會(huì)適時(shí)提醒你注意控制飲食，加強(qiáng)運(yùn)動(dòng)。

三、智能服裝的發(fā)展展望

隨著科技的發(fā)展，服裝已突破了原有的保溫和美化的范疇，正在走向功能化與智能化。智能服裝的出現(xiàn)是人類服裝史上的一次革命性變化，它的出現(xiàn)對(duì)紡織服裝業(yè)的發(fā)展有重大意義，并將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，以后人們短期的出行，一件智能服裝就可以幫你搞定所有，變?yōu)樯钪胁豢苫蛉钡囊徊糠帧ｋS著智能服裝的快速發(fā)展，一些后期的使用問(wèn)題也隨之而來(lái)：一是智能服裝中的電子元件及導(dǎo)電纖維的使用壽命是否能夠維持服裝得穿用時(shí)間。二是智能服裝中電子元件因電容和電感引起的電磁波干擾，對(duì)服裝的使用產(chǎn)生的影響怎么去維護(hù)后期保養(yǎng)。三是服裝的更新?lián)Q代比較快，人們對(duì)服裝的品位和審美也發(fā)生著變化，智能服裝的回收再利用也應(yīng)當(dāng)引起我們的重視，有些電子技術(shù)元件對(duì)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生污染，不可再生降解，容易造成資源的浪費(fèi)。最好有專門(mén)的機(jī)構(gòu)能夠進(jìn)行回收，重組再利用，不僅能節(jié)約能源，更符合我們新時(shí)代的綠色環(huán)保主題。

智能服裝的出現(xiàn)，促進(jìn)了服裝行業(yè)的發(fā)展，也擴(kuò)展了智能化的領(lǐng)域，使智能化的理念通過(guò)穿衣深入到人們的日常生活中。未來(lái)我國(guó)智能服裝的研發(fā)會(huì)更加成熟，更關(guān)注服裝與技術(shù)之間的交互作用，了解市場(chǎng)需求，逐漸轉(zhuǎn)化為以技術(shù)為中心到以用戶為中心的研發(fā)模式。相信不久的將來(lái)，智能服裝會(huì)掀起一層新的時(shí)裝浪潮，在世界服裝舞臺(tái)上大放光彩。