高性能服裝與材料切中冬奧會剛需

文/ 北京服裝學院 鄭浩 趙雅捷 胡紫庭 劉莉 翻譯/葉蕾

從服裝自發熱技術、耐磨又保暖的高性能材料到可自然降解的環保材料，2022冬奧會影響下的高性能服裝與材料展現出新的特點

北京冬季奧運會將在 2022 年 2 月 4日開幕。在“帶動 3 億人上冰雪”的總目標指引下，國家科技部、工信部都強力推出冰雪產業刺激計劃，推動國產品牌、國內相關行業的科技發展。運動服裝產業更是受到冬奧潮流的影響，不斷在性能上實現突破。

高性能運動服裝是集人體科學、紡織纖維科學、時尚設計等諸多學科為一體的專業型產品。高性能運動服裝不但對身體起到基礎防護作用，還要在一定程度上提高運動員的競賽成績，因此高性能運動服裝對面料的要求較高，既要具備基礎的吸濕快干、高彈柔軟性能，也因相應的環境與運動項目所需，對材料的防水透濕、高保暖、防紫外、防切割穿刺、低阻力等性能提出要求。所以運動服裝高性能材料的研發更具有前瞻性，一種新材料的問世和廣泛使用也許帶來一種全新的著裝體驗。

從升溫快、加熱均勻的服裝自發熱技術，到耐磨又保暖的高性能材料，以及可自然降解的綠色環保材料，哪些高性能服裝與材料科技切中了冬奧會的剛需？

快速、均勻升溫的服裝自發熱技術

傳統的保暖服裝是通過增加服裝厚度、增加隔熱空氣層等降低服裝導熱系數的方法對外界冷空氣進行隔絕，從而起到保暖作用。目前，比較有效地針對低溫環境下的人體防護是積極保暖服裝，也稱為自發熱服裝，它不同于傳統保暖服裝，是采用自發熱材料與服裝結合，使得服裝具有主動給熱功能。在個體防護、體育運動以及醫療保健等領域中，都具有很好的應用前景。

自加熱服裝根據加熱形式的不同，包括太陽能加熱、化學能加熱、空調調節、相變材料及電加熱等。電加熱元件為智能電發熱服裝的重要組成部分，現階段應用于加熱元件制備的材料主要包括金屬材料、鍍金屬材料、導電高聚物、石墨類導電材料等。其中，碳納米管加熱片、石墨烯加熱片是主流加熱片中綜合性能最好的兩種，具備升溫速度快、加熱均勻、加熱溫度穩定等特點。

碳納米管（Carbon Nanotubes）是一維的納米碳材料，碳原子以六邊形網絡結構連接，具有質量輕、強度高、高導電等優異的力學、電學和化學性能。另外，碳納米管具有非常大的長徑比，使其可以通過范德華力自組裝形成網絡結構的薄膜，而不需要任何基底的支撐。自支撐的結構使碳納米管薄膜具備非常好的柔性，并兼顧非常好的力學強度，可以任意彎折并保持穩定的結構及電學性能。在柔性電子器件領域中，碳納米管薄膜可以發揮其特性，具有非常廣闊的應用前景。蘇州捷迪納米科技有限公司的碳納米管加熱技術，使用的碳納米薄膜厚度5微米，每平方米重5克，可以實現均勻加熱。自支撐的結構使碳納米管薄膜比現有的加熱材料更薄、更柔軟。目前捷迪納米科技的電加熱產品已經被安踏、361°、小米等多個品牌應用于加熱服裝中。

石墨烯（Graphene）是一種由碳原子以 SP2 雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。石墨烯具有優異的光學、電學、力學特性，在材料學、微納加工、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景，被認為是一種革命性的材料。山東圣泉集團以石墨烯薄膜作為加熱元件，為國家高山滑雪集訓隊等隊伍設計加熱服，加熱服具有升溫速度快、加熱均勻、耐水洗等特點。

耐磨又保暖的高性能材料

氣凝膠（Aerogel），又稱為干凝膠，是這兩年較受關注的隔熱材料。當凝膠脫去溶劑后，凝膠的空間網狀結構中充滿的介質是氣體，外表呈固體狀即稱為氣凝膠。氣凝膠因其半透明的色彩和超輕重量，有時也被稱為“固態煙”或“凍住的煙”。這種新材料看似脆弱不堪，其實非常堅固耐用，最高能承受1400攝氏度的高溫。氣凝膠的這些特性在航天探測上有多種用途。

俄羅斯“和平”號空間站和美國“火星探路者”探測器上，都用到了氣凝膠材料。OROS Apparel 是由 OROS 公司設計制作的防寒外套，外套材料是從美國國家航空航天局（NASA）的技術中得到啟發，這種材料原為航天飛機絕緣材料——氣凝膠，OROS 公司在此基礎上開發了一種叫SolarCore的新材料并將它制作成服裝。SolarCore與傳統的保暖材料（如鵝絨）相比保溫性提高了70%，而且制成的外套更輕、更薄,穿著體驗也更舒適。

OROS 公司聲稱，通過兩年時間與市面100多種行業領先保溫材料進行了對比測試，SolarCore比所有材料都暖和，測試人員用零下196℃的液氮進行噴射，外套內部依然能保持在32℃的溫度，因此能在整個冬季使用。

英國運動品牌Vollebak一直致力于研發各種黑科技運動服裝，2018年宣布推出一款石墨烯能量型夾克。這款石墨烯外套一層面料覆上石墨烯涂層，石墨烯涂層的一面是槍金屬灰色，另一面是啞光黑色。石墨烯面層傳導熱量，冬天這面穿在內側來平衡皮膚溫度。夾克在陽光下有溫升效果，整體上防水，透氣，耐磨效果好，但品牌以概念性為主。

山東圣泉集團在2019年年初依托該公司石墨烯紗線推出時尚品牌Yorro Tang，具有持久抑菌、抗靜電、遠紅外、防紫外等特點，正在等待市場檢驗。

可自然降解的綠色環保材料

在申辦2022年冬奧會伊始，北京就提出了“以運動員為中心、可持續發展、節儉辦賽”三大理念。綠色環保理念將是冬奧會關注的重要方面，同樣也是高性能服裝生產企業關注的重點。

PrimaLoft?是一個獲得專利的合成超細纖維隔熱材料品牌，于20世紀80年代為美國陸軍開發。目前，Primaloft?公司正在推出首款完全使用回收材料制成，可自然降解的新型纖維——Primaloft BioTM。在不影響其性能的情況下，這種新型纖維能夠以一個非常快的速度進行生物降解，因為進行了纖維改性，當其暴露在合適的環境中，比如垃圾填埋場或海洋中，這些環境中自然產生的微生物會以加速度吞噬纖維，使絕緣層回歸自然，生物降解過程留下了水、甲烷、二氧化碳和生物量。PrimaLoft?生物隔熱層只有在特定環境中暴露于微生物時才會生物降解，因此在服裝整個使用周期內，隔熱層依然保持高度耐用，不會改變服裝的性能、外觀和穿著感覺。

為了確定纖維的生物降解速率，Primaloft BioTM在模擬填埋環境條件下進行深入試驗，發現在365天內這種纖維達到近乎100%的生物降解，而在相同條件下，標準聚酯基本上沒有降解。目前，這種生物纖維還在進行海洋環境試驗。Primaloft BioTM纖維預計將于2020年進入消費市場。