淺談智能紡織材料的應用

姚瓔璐

淺談智能紡織材料的應用

姚瓔璐

（湖南工藝美術職業學院湖南益陽413000）

發展智能紡織材料是大勢所趨，其代表了行業的發展方向，有利于提高紡織品的附加值，促進技術研發。當前紡織領域發展良好，特別是通過運用各種高新技術提高紡織材料的功能特性，在生物醫學、航空航天、醫療健康、軍事等各個領域得到廣泛應用。

智能；紡織；紡織材料；應用

1 智能紡織材料概述

智能材料是融合了驅動材料、敏感材料、控制材料等系統組織而成的、有機的一體化系統。智能紡織最大的特點是融合傳統材料與科技含量高的執行元件、傳感器，改善材料性能，賦予材料生物特性、生命力。總之，智能材料普遍具備如下特征：

（1）感應性。可感應環境，能夠敏感的捕捉到環境因素的變化并反饋給出相應的響應是智能材料最大的特點之所在。

（2）識別性。材料在感應識別周圍環境的變化，并區別影響因素，決策下一個動作。

（3）調控。智能材料除了可感應識別環境的變化外，還具有修正或調整自身條件的作用，以適應環境。

所謂智能紡織材料顧名思義指在紡織品加工中引入智能材料或以織造、整理的方式形成。此種智能紡織品更符合用戶的需求。智能紡織除了兼具普通紡織材料的服務性、風格特點外，還具有感知環境變化，結合環境變化適時調整性能參數。近年來，智能紡織纖維以一日千里的速度不斷發展，并具備了調溫、變色、蓄熱調溫、形狀記憶、消臭吸臭、拒水防污自潔、阻水隔熱、防水透濕、智能電子信息等多種功能。

2 智能紡織材料分類

2.1 依據智能屬性進行分類

（1）物理型。隨著物理性能參數的變化，如光學、熱學、形態、電子等均屬于物理參數。當這些發生變化后，其材料也會發生相應的變化。比如通過蓄熱調節材料的保溫，將紡絲及相變材料填充到中空纖維之中的微膠囊之中，從而吸放出相變材料的熱氣，達到調節熱氣的作用，營造適宜人們生活的氣候環境。

（2）化學型。有機化學、光化學反應是紡織材料具有智能性的主要體現。如光敏變色紡織材料的結構組成特殊，在受到外界刺激后（如輻射、光）就會發生顏色變化。

（3）分離型。智能紡織材料中有吸附變換、分離性等效應的材料。比如活性炭纖維具有吸附有毒物質，凈化水質、吸附有毒物質，促進血液健康等作用。

（4）生物型。從這方面來說智能紡織材料主要有生物型的、保險型的、醫學型等各類型。比如防電磁輻射服裝、防中子服裝、防X線輕型服裝均屬于防護類材料制成的服裝。這些服裝是基于特定的目的制定的，其融合了化學與紡織醫學等學科。

2.2 按照感知、狀態進行分類

（1）被動智能型材料。此種智能型材料可感知外界刺激、條件。比如磁流變體、電流變體、光導纖維等等，且具有傳感功能，但是一般不能夠自動調節。

（2）主動型。此類型的智能型材料同時兼具執行器、傳感器的功能，不僅具有被動型智能材料的功能，同時還可結合刺激響應并做出相應的調節。比如相變材料、形狀記憶材料等均屬于此型。

（3）適應型這是智能材料中技術含量最為先進的，其融合了傳統與功能，如同便捷式的計算機或者人的大腦一樣，工作效率十分高。此類材料能夠感知響應外界環境刺激，并結合感知的環境進行自動調節。近年來，各類技術飛速發展，比如人工智能、通信、傳感等等。而紡織技術將這些技術有機結合起能，能夠進一步助推非常智能型紡織品。

2.3 按照用途進行分類

（1）衣料用。紡織材料是用于服裝制作、體現設計思想的物質。近年來各類新型服裝應運而生，比如功能型，安全型、智能型等等。而各類型的服裝對紡織材料都會提出不同的要求。衣料用材料，能夠感應內外部變化并進行相應的調節。此類材料還應具有服裝材料的性能、風格特點。在感知并響應環境變化時時，可實現自修復、自適應、自診斷、自變形等功能。

（2）裝飾用。當前在汽車內飾、窗簾、浴罩等各個領域中已經運用到各種特殊材料制作而成的裝飾材料。比如熱致變色纖維、光致變色纖維等等，且就目前的發展前景來看，其發展前景可觀。

3 智能紡織材料的應用

3.1 醫療健康領域

眾所周知臨床上是以觀測數據作為診斷的重要依據。生物傳感器可獲取各類參數，其包括超聲波、聲音、溫度、輻射、壓力等等。此類智能服裝依托其生物傳感器的優勢在各個領域中得到普遍應用。比如近年來在臨床醫學上普遍應用的可用于測量呼吸、血壓、體溫、心跳等指標的“智能T恤”，其本身就是由電子傳導纖維、塑料光纖傳感器制備而成的。通過”智能T恤”能夠讓醫生及時了解患者傷口愈合情況或者流血情況等等，以提高治療準確率。美國Bio?Key在織物中植入多種傳感器，開發出智能繃帶。智能繃帶可用于探測氧氣濃度、濕度、細菌數量等，同時可進行如實記錄。這些信息可作為醫生改進治療方案的參考依據。抗菌纖維也是應用較多的一種紡織材料。博爾頓學院開發出了一種索聚糖——藻酸鹽纖維，將殼聚糖涂在藻酸鹽纖維上，制成療傷服。這些殼質取自蝦殼，用殼質制備殼聚糖無毒，具有抗菌、生物相容性等功能的材質，不僅不會對噬細胞的活性造成較大的影響，且有助于纖維原細胞生長，促進傷口愈合。孫剛教授結合多種化學處理法編制抗菌紡織品。該類型的紡織品還具有重復使用的特性，能夠有效避免醫生在接觸患者時感染到病菌的情況。

3.2 軍事領域

當前在軍事領域中智能紡織品也得到了普遍應用。運用智能紡織品，有助于提高軍事技術水平。比如士兵型抗浸服、納米“隱身”軍服、軍用智能帳篷等等。

其中美軍開發了變色偽裝系統，該系統主要運用了電致變色光敏材料，可在表面涂層材料中混入固態顏料與液態染料混合物。而這些表面涂層本身就具有改變光纖、中空纖維等作用。其中電和溶劑敏感性得到了普遍重視。電和溶劑敏感性是聚合噻吩衍生物后形成的。配有電腦攝像頭變化的電場可隨時捕捉周圍環境的變化，顏色隨著染料、顏色混合物的變化而變化。士兵們在執行任務時，可通過該系統達到良好的偽裝效果，在肉眼上形成與周圍環境融為一體的裝飾效果。

3.3 航天航空領域

正如上文所述智能紡織品、智能纖維具有諸多優勢，其未來也必將在航空航天領域中得到廣泛應用。航天航空領域運用紡織纖維、制品可在保障產品抗震性的同時，減輕器材的質量。更為重要的是此類材料融入智能化應用。實際生產復合材料中普遍存在工藝性不穩定等問題。而飛機安全無小事，所以最小化構件內部缺陷，至關重要。引入智能紡織材料結構可實現快速超前的預報損傷點、嚴重程度有效解決上述問題。比如可通過光導纖維材料監測 材料的狀態或者評估人員、設備損傷情況。將光導纖維及其傳感器制品埋置在結構、材料的關鍵部位，可以顯著提高設備的抗沖擊、抗腐蝕、抗疲勞性等特點。此外，還可實現實時評價由于上述各種原因而損壞結構的情況，并在發生損害前（即達到臨界狀態前）發出警告，提醒人員及時更換或者修理構件。

3.4 生物醫學領域

集機械性與柔韌性為一體的紡織纖維材料本身就具備諸多優勢，必將成為行業發展的方向。現階段在藥物釋放載體方面已經取得了突破性進展，其就是運用智能材料感知病變變化并形成信息，調節藥物釋放時間點、地點、劑量，實現定量、定時、定點釋放藥物。比如基于抗體識別功能設計、酶敏感型材料等智能材料都屬于利用外界材料的智能材料。

4 小結

通過全文的分析了解到智能紡織材料具備諸多優勢，是未來推進高科技功能性紡織品發展的關鍵。運用智能紡織材料不僅符合各行業發展的需要，同時具有改善勞動條件，提高產品附加值、提高人類生活質量等作用。因此未來各領域必將積極引入智能紡織材料。雖說智能紡織尚屬于新興行業，但是已經展現出良好的發展趨勢，未來必將成為紡織業的發展方向，并對整個行業發展形成深遠的影響。

[1]陶世嘉,劉茜,盧婷婷.智能紡織材料的概述及其應用[J].時尚設計與工程,2018(03):34-39.

[2]孫熊,姜懷.蓬勃發展的智能紡織材料[J].上海化工,2012,37(10):1-3.

姚瓔璐(1993- )，女，漢族，湖南長沙人，本科，研究方向：服裝設計?營銷?表演?

TS106

C

2095-1205(2019)07-92-02

10.3969/j.issn.2095-1205.2019.07.56