智能服裝的研發與應用

方元 浙江理工大學服裝學院

一、研究背景

智能服裝是指模擬生命系統，同時具有感知內外界變化和及時反饋雙重功能的功能性服裝[1]。感知、反饋和反應是智能服裝的三大要素[2]。近些年，隨著信息通訊、電子科技和紡織材料的進步，航天事業、軍事、特種作業行業和運動業等的特殊防護與功能性需要，年老體弱人群對身體醫療狀況實時監控的需求等，使起源于功能性服裝的智能服裝發展越來越快[3]。

二、研究設計方法與現狀

（一）智能服裝的研究方法

一般依據智能服裝的結構組成、功能特性和實現方式，當前智能服裝的研究主要有以下兩種途徑: 一種是運用各種如形狀記憶材料、相變材料、變色材料等具有特殊性能的智能服裝材料與普通服裝材料混紡制成智能服裝，也稱智能紡織品；另一種是將導電材料、定位系統、柔性傳感器、心電監測等無線通信技術和微電子技術應用到特種作業服裝、醫療服裝和防護服裝等電子智能服裝中[6-7]。

（二）智能服裝的設計方法

由于智能服裝的設計和研究，通常涉及電子和軟件工程、人體功效學、服裝設計等多學科的交叉融合，其復雜性和開發難度較普通服裝更大。可以借鑒功能性服裝的設計方法，包括技術設計、面料設計、結構造型設計[8]（智能服裝的設計模式與發展趨勢_田苗）。設計完成后制成的智能服裝要進行服用性能的測試評價，不斷改進調試后，最終制成成品。

三、智能服裝材料及應用

（一）智能凝膠材料

智能高分子凝膠屬于高分子凝膠的一種，這類材料由三維高分子網絡與溶劑組成，網絡交聯結構使其不溶解而保持一定的形狀，由于凝膠結構中含有親溶劑性基團，使之可被溶劑溶脹而達到平衡體積。[9]

（二）形狀記憶材料

形狀記憶纖維是指在一定條件下發生塑性形變后，在特定條件刺激下能恢復初始形狀的一類纖維。利用其特性研發了阻熱隔熱服、防水透濕服、懶人襯衫、抗浸保溫服、防燙傷服裝等。

（三）智能變色材料

智能變色纖維是一種具有特殊組成或結構，在受到外界刺激后能夠自動發生可逆性顏色變化的纖維［10］，分為溫敏變色纖維和光敏變色纖維兩種。

（四）相變調溫材料

相變纖維是利用物質相變過程中釋放或吸收潛熱、溫度保持不變的特性開發出來的一種蓄熱調溫功能纖維。常用于生產“冬暖夏涼”的相變調溫服裝[5]。

四、電子智能服裝的應用

（一）軍用

美海軍還研究了一種“聰明內衣”，這種內衣的功能已超出一般意義上的服裝，在未來戰場上，當一名士兵受傷倒地的一瞬間，救護中心的醫務人員就可知道其受傷部位，判斷出是槍傷還是刀傷。這種高技術內衣在織造的過程中，置入了光纖網絡和電聚合纖維網絡、監察士兵狀況的測量系統、分析打擊聲音的拾音器及相應微型無線電收發芯片。

（二）醫用

比利時布魯塞爾的一家實驗室，目前也在研制一種引領潮流的神奇衣服。這種服裝的最大亮點是，具備醫療監測等功能。最貼近身體的一層，可以監控人體的心跳、血壓、體溫等；衣服內層安裝多個傳感器，還可敏感地監測環境變化，如通過監測光線的變化來感知白晝、黑夜的變化等。[7]

（三）運動

針對包括專業運動員和“重量級用戶”，比如馬拉松、自行車和鐵人三項等項目的選手在內的客戶群，由芬蘭Myontec公司開發的一款將一部小型測量設備、導電的紡織品和緊身運動服結合到一起的Mbody運動短褲，可以為用戶提供運動前后肌肉的實時信息，用來改進技術、成績和訓練質量、發現問題并預防應力性損傷[13]。運動智能服裝最初被用在運動和鍛煉中，但此后也會被用作改善體質和增加體育鍛煉活動的手段。

（四）潮流界

日本科學家將綠色環保的太陽能能源與通訊設備聯系在一起，發明了一款太陽能褲子。此外，波蘭Moratex公司開發了防彈衣以及隱身衣。柒牌設計了長短兩款突破傳統夾克、多達17個貼身隱形置物口袋的智能夾克。

五、不足與展望

（一）不足

首目前尚未有一套行之有效評價智能服裝的標準體系和設計規范8。研發過程可能會走彎路，研發出的智能服裝的成效難以有效評估使其應用可能受阻。跨學科交叉化的智能服裝的研發進展較慢，不同專業和領域的科研人員合作難免存在溝通和表達的困難，在不斷的嘗試和摸索中踽踽前行卻可能仍舊無法達到設計要求。

（二）展望

如何開發設計服用舒適性好、高質量和低成本能為大眾所接受的智能服裝？如何將軍用、醫用等智能服裝更廣泛地應用到年老體弱人群的防護？如何使智能服裝的設計與使用更方便高效、無污染無輻射等將是未來智能服裝的研究趨勢。我們可以預見未來的世界，智能服裝將是人人可以穿著的“第二皮膚”屏障。