智能紡織品的應用現(xiàn)狀及其研究趨勢

文/孫杰 李偉松 沈錦玉

隨著5G時代的到來，互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的急速發(fā)展，信息互通，萬物互聯(lián)將成為現(xiàn)實，所有的東西將會獲得語境感知，在這其中，智能紡織品的出現(xiàn)就是最具有發(fā)展?jié)摿蛻脙r值的領域之一。智能紡織品的研究開始于20世紀六七十年代，是紡織領域的新的力量，它以獨特的產(chǎn)品特性為傳統(tǒng)紡織品注入了新的力量。

1 智能紡織品的定義

智能紡織品是從紡織纖維類消費中派生出的新型紡織品，這類紡織品可以對外界條件做出感應和反應，同時還保留著紡織材料、紡織品的風格和技術特征。智能紡織品研究最早始發(fā)于20世紀20年代美國，1929年美國 Marsh等人開發(fā)了具有干濕折皺回復功能的纖維素織物，被認為是最早的智能紡織品[1]，20世紀80年代后，日本學者高木俊宜教授提出了智能材料的概念，智能材料是根據(jù)外部環(huán)境的變化，自身感知并做出判斷的一種功能材料[2]。進入20世紀90年代后，隨著電子、化學、生物、醫(yī)學等多學科的發(fā)展，智能紡織品的概念也更加多元復雜，定義也變得寬泛，涵蓋了各種具有不同附加值的非傳統(tǒng)型的，具有交互功能的實現(xiàn)新的或者非商品性應用的紡織品。

智能紡織品源于智能材料，隨著智能紡織品的快速發(fā)展，智能紡織品的定義也將不斷發(fā)展完善，因此設定一個準確的定義投入太多并沒有多大意義[3]。

2 智能紡織品的發(fā)展歷程

智能紡織品的研究工作起始于美國和日本，最早開始于軍事領域以及功能性紡織品領域，后來隨著新材料、電子技術的應用普及，大量的智能紡織品應運而生，使紡織品逐漸從服裝家用領域拓展到功能性紡織品領域再到智能紡織品領域的飛躍，大大拓寬了紡織品的概念范圍。同時在智能紡織品領域，根據(jù)技術成熟度的不同，智能紡織品的發(fā)展歷程經(jīng)歷了3個時期[4]：智能紡織品1.0、智能紡織品2.0、智能紡織品3.0，每一個新階段并不是簡單意義上的取代上一個階段，而是為上一個階段增加了新的內(nèi)容、新的方式和新的方法。智能紡織品1.0時期的智能紡織品僅能對環(huán)境條件下的變化或刺激做出感應。2.0時期的智能紡織品兼具感應和驅(qū)動功能，具有形狀記憶、變色、防水透氣、蓄熱、調(diào)溫、吸濕、電加熱織物。3.0時期的智能紡織品可以感應、驅(qū)動、自動對環(huán)境或刺激采取行動，有知覺、有推理，還有執(zhí)行。

3 智能紡織品的應用現(xiàn)狀

通過市場調(diào)研和文獻資料分析，當前時期，智能紡織品應用市場日趨成熟，消費者的接納程度日益提高，從不了解、不信任到感興趣、積極嘗試逐漸成為智能紡織品消費者的心理共識。目前智能紡織品主要應用領域有：醫(yī)用保健領域、軍事防護領域、娛樂體育領域和服裝消費領域。智能紡織品的應用現(xiàn)狀和分類比較，如表1所示。

通過表1可以看出，目前的智能紡織品主要應用在醫(yī)用保健、娛樂體育領域，主要是發(fā)達國家消費者對于自身身體健康和心理健康的日益關注與重視，智能紡織品的出現(xiàn)很好地滿足了這部分需要，進而極大地帶動了在該領域的消費普及，且大部分研發(fā)生產(chǎn)地均為發(fā)達國家，相應的我國目前智能紡織品的研究和開發(fā)還處于起步階段，相比歐美、日本等發(fā)達國家還有一定差距，這一差距的出現(xiàn)主要是歐美等國較早地開展多學科跨界融合，以及紡織產(chǎn)業(yè)的成功轉(zhuǎn)型升級，我們國家進入該領域的研究時間較晚，同時紡織產(chǎn)業(yè)過多地關注服裝、家用領域以及消費市場不足所致。同時可以看出，目前智能紡織品的生產(chǎn)研發(fā)中智能纖維以及織物與電子元件相結(jié)合的應用較多，大部分智能紡織品應用研究已經(jīng)進入智能紡織品3.0時期，產(chǎn)品不僅具有紡織品的功能性，而且具有對外界環(huán)境反應和自動調(diào)節(jié)的智能性，進入真正意義上的智能時代。

4 智能紡織品發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

4.1 評價和檢測標準

智能紡織品行業(yè)目前面臨的亟須解決的首要任務和當務之急是建立一整套體系化的規(guī)范智能紡織品的評價標準，包括產(chǎn)品標準，方法標準，安全性標準，各國產(chǎn)品質(zhì)量、貿(mào)易監(jiān)管部門認可的實驗室認證與評估體系，以及確定其在銷售和市場開發(fā)時所用的智能紡織品標識，這些都直接影響智能紡織品的流通和對外貿(mào)易，決定著智能紡織品的市場能否健康可持續(xù)發(fā)展和突破貿(mào)易壁壘。

表1 現(xiàn)階段部分智能紡織品應用現(xiàn)狀總結(jié)

4.2 耐久性問題

智能紡織品多包含電子組件，如醫(yī)療保健用可穿戴智能紡織品、娛樂體育用智能紡織品等在使用中需要反復穿著，以現(xiàn)有的耐洗滌標準來測試智能紡織品的洗滌耐久性明顯不夠合理，該行業(yè)必須要找到一個創(chuàng)新性的方法來解決智能紡織品耐洗、耐折性能差的現(xiàn)實問題。

4.3 安全性問題

在安全性方面，一方面智能紡織品在使用過程，對于其中含有的大量芯片、電子元件的智能紡織品，其對人體的電磁輻射安全性、導電安全性、皮膚接觸安全性等需要繼續(xù)探討，謹慎考慮。另一方面，隨著大批量的不同用途的智能紡織品在結(jié)束生命周期后，進入回收、處理環(huán)節(jié)，可能對人體、土壤、水源以及空氣造成的生態(tài)環(huán)境安全風險同樣不容忽視。

5 智能紡織品的研究趨勢

隨著新材料、5G技術、物聯(lián)網(wǎng)技術、3D打印、人工智能技術、生物技術等其他技術的快速發(fā)展，智能紡織品3.0將成為未來智能紡織品市場的主流。在當前和今后一個時期，智能紡織品的發(fā)展和應用主要將集中在以下幾個方面：

（1）醫(yī)療保健類。不斷增長的世界人口與人類壽命，可穿戴技術的進步將促使智能紡織品在醫(yī)用保健領域的應用更加廣泛，如針對身體殘疾人員研發(fā)具有定位、路線追蹤、問答和救助等功能的智能紡織品；針對老年人和兒童的特殊需求，研發(fā)具有呼救、生理狀態(tài)監(jiān)測顯示及人體交互功能的智能紡織品。

（2）耐洗滌性及柔性化。智能紡織品的出現(xiàn)就是為人類生活的方便服務，所以研發(fā)便于穿戴，使其可以像普通織物一樣耐洗滌、方便后整理，以及可以提高智能紡織品的舒適性，具備面料柔軟且富有彈性功能的研究。

（3）安全性。智能紡織品的研究應當首先考慮產(chǎn)品安全性，注重對智能紡織品功能安全性、化學物質(zhì)安全性、電池安全性、電磁輻射和生態(tài)環(huán)境安全性的技術研究，確保產(chǎn)品在使用過程中不會對人體健康造成傷害，廢棄后對環(huán)境無害。

（4）標準化。智能紡織品有別于傳統(tǒng)紡織品，涉及多個學科領域，是多種技術的相互融合，與現(xiàn)有的紡織類標準不相適應。未來，智能紡織品生產(chǎn)企業(yè)、科研機構(gòu)、行業(yè)協(xié)會以及標準化組織應共同協(xié)作，加強標準、認證體系的研究，提高智能紡織品的標準化水平。

6 結(jié)語

智能紡織品是繼功能性紡織品之后的技術含量更高，生產(chǎn)工藝更加復雜，產(chǎn)品性能更加多元，是真正意義上的高技術智能紡織品。未來，需要智能紡織品相關研究機構(gòu)、生產(chǎn)企業(yè)、標準化機構(gòu)多方合作，拓寬智能紡織品的應用范圍，減少智能紡織品貿(mào)易壁壘，提升智能紡織品的產(chǎn)品質(zhì)量和安全性，讓更多的消費者了解，認可智能紡織品。與此同時，更多時尚和個性化的智能紡織品將應運而生，出現(xiàn)在我們的生活中，提高我們的生活質(zhì)量，為我們帶來更多便利，不斷滿足我們對紡織品智能化日益增長的需求，滿足某些特種行業(yè)和特種場合的需要，提升我們對身體健康和生活愉快的幸福感，為我們的智能生活增添色彩。但同時智能紡織品領域的發(fā)展所面臨的新挑戰(zhàn)、新問題也將層出不窮，產(chǎn)品舒適性與安全性不足，產(chǎn)品質(zhì)量檢測與認證的缺失，產(chǎn)品市場監(jiān)管與貿(mào)易壁壘仍將長期存在，需要政府機構(gòu)、企業(yè)、科研院校各方凝聚力量共同協(xié)作，形成合力，將這一新興產(chǎn)業(yè)做強。