◆仿生學與服裝功能的拓展◆

文/馮憲 編輯/丙丁

服裝是人類日常生活的必需品，它與人類接觸十分親密。在人類進化過程中，服裝既是人類勞動創造的物品，也是適應自然環境條件變化的衍生品，穿著服裝是人類與其他動物的根本區別之一。服裝還是人類社會經濟增長和文明演進的見證，它伴隨著社會的發展而發展，隨著時代的進步而進步，能顯現科技成果、傳承文化。在當今社會，服裝穿著的內容越來越豐富，從穿的舒適美觀、富有個性，到穿的健康安全、便捷方便，體現出人類追求美好生活的愿望，同時還需滿足人們突破自然環境束縛，贏得更大活動空間的追求。服裝功能多樣化的需求便出自于此。而仿生學的引領及仿生技術的推廣應用，可以進一步推進服裝面料研發的創新，不斷拓展新功能。

一、仿生學的起源及原理

通過長期勞動與相互合作，人類產生了思維和語言交流能力，具有一定的創造能力，可以通過模仿其他生物的一些特征或特性來提高自身適應自然環境的能力。一般認為，模仿是仿生學的起源，是人類最初的一種學習與創造行為。進入近代社會之后，人類這種向自然界其他生物模仿學習的方式繼續延伸，涉及行業也不斷增多，科技成果也層出不窮，并于二十世紀60年代誕生了仿生學這門學科。

所謂仿生學是指研究與效仿生物特征及一些特殊活動能力的一門科學，即通過了解生物的結構和功能原理，來研制新材料、新技術和新裝備，推進技術進步，解決人類現實生活中碰到的難題，并不斷提高適應能力和生活質量?！胺律币辉~由美國科學家J·E·斯蒂爾于1960年發明，他將拉丁文bios（意思是“生命方式”）和nlc （詞尾，意思是“具有……的性質”）組合在一起，成為一個新名詞。而“仿生學”（Bionics）則是在希臘語言中具有生命之意的bion一詞上，加上有工程技術涵義的ices詞語尾綴而組成的新詞語。

▲ 仿生學帶來的成果

隨著生產的需要和科學技術的發展，從20世紀50年代以來，科學家們已經認識到生物系統是開辟新技術、新材料的主要途徑之一，自覺地把生物界作為各種技術思想、設計原理和創造發明的源泉。科學家運用化學、物理學、數學以及技術模型等方式對生物系統開展深入研究，生物學家和工程師們通過積極合作，努力將從生物界獲得的知識用來改善原有的或新創造的工程技術、設備或材料。短短幾十年，它的研究成果已經非?？捎^。仿生學的問世開辟了獨特的技術發展道路，也就是向生物界索取創新思路和創新手段的道路，它大大開闊了人們的眼界，顯示了極強的生命力。

二、仿生技術在服裝領域的應用范例

從現代服裝功能不斷拓展這一視角出發，我們能夠清晰地看到仿生學所帶來的新變化與新成果，以及它所帶來的對于人們生活方式與質量的改變，人類挑戰自身極限的新突破。

1.松果型面料。由英國倫敦藝術大學時裝學院與巴斯大學的研究員研制，它是一種能夠自動排濕調溫的智能服裝面料。該織物分為兩層結構，表面一層為尖狀吸水層，尖條之間相隔只有二百分之一毫米，根據人體微環境的細微變化，這種尖狀物會像松果鱗葉一樣自動開合。當穿著者體溫升高和排汗增加時，感應到水氣的尖狀物會自動打開透氣透濕，并容許外面的空氣進入，達到降溫效果；而當穿著者停止流汗后，服裝內外部溫度和濕度平衡后，尖狀物便會閉合，阻止空氣進入。這種仿生服用面料大大增加了服裝穿著的舒適度。

▲ 變色軍裝的由來

▲ 從荷花葉子得到的靈感

▲ 北極熊與蓄熱型服裝面料

2.會改變顏色的面料。由美國康涅狄格大學副教授雷格·佐青發明，該種面料通過模仿南美蜥蜴會改變皮膚顏色的功能，會根據外部環境條件變化，使得服裝外表發生色彩上的變化，讓穿著者與環境融為一體，起到蔽護作用。該種面料多用在軍服制品上。

3.拒水自潔式面料。我國紡織科技工作者從荷花葉子“出淤泥而不染”的特點受到啟發，研發出一種特殊的服裝面料。通過利用納米材料和技術進行處理，令服裝面料表面產生一種類似荷花葉子表面所具有的“拒水、抗污染”的細微矗立的絨毛結構，穿著后可以有效地防止水滴、污物粘附。采用該種面料制成服裝穿著后使用周期可以延長，具有環保節能等特殊功能。

4.蓄熱型面料。紡織科技工作者通過研究北極熊皮毛“吸熱、貯熱”功效，研發了“蓄熱型”保暖服用面料，大大提高冬季服裝持續保暖的功能。最新成果以石墨烯材料為代表，用其制作的服裝能在30秒內快速升溫到40℃左右，恒溫時間可持續3—5個小時，具有高效保暖效果以及輕巧、便捷的特點。

5.高性能泳衣。通過模仿鯊魚皮制成，表面光潔度高，與水流的摩擦系數小，且不吸水，有助于運動員提高泳速，取得好成績。

6.蛛絲防彈衣。國外紡織科技工作者通過分析蜘蛛吐絲成分，研制出強度超高的“蛛絲”纖維，與同樣粗細的鋼絲相比，其強度高出5倍，被稱之為“生物鋼”。用這種纖維織成布料，既輕盈、柔軟又堅韌，能夠制成性能優異的防彈衣。

上述這些范例表明，仿生技術在紡織服裝行業技術創新研發方面是大有可為的，應用后能夠不斷提高服裝材料性能，積極擴展新功能，研制出更多滿足人類穿著使用需求、具有特殊功能的服裝。

三、仿生學未來在紡織服裝領域運用的重點方向

2013年9月，美國國會圖書館曾舉辦了一次有關如何確保人類文明持久性的專題研討會。在這次會議上，數位美國國內頂尖學者和未來學家預言了在未來世紀可能出現的五大科學幻想，其中就包括仿生世界這一說法。與會專家、學者指出，未來生物學會進一步復興，基因及仿生技術運用會越來越大眾化。從紡織服裝行業自身的技術進步和創新需要出發，未來生物化學品及生物紡織品的研發，應當成為紡織服裝行業技術創新、產品創新發展的方向和重要內容。所謂生物化學品是指依靠生物物質，采用物理及化學方式演化而成的具有環境友好型及可持續發展特征的化工產品，在紡織服裝生產領域多用于印染、整理和深加工處理方面；而生物紡織品則是指通過采用動植物再生或廢棄物質乃至有益菌種研發的綠色紡織品，同樣，它在環境友好及可持續發展方面也具有比較突出的優勢。兩者可統稱為生物基產品。

無論是生物化學品，還是生物紡織品的研發，都離不開仿生技術。因為如果要利用好動物、植物，乃至微生物等各種生物物質，就必須了解其生存的基本條件；認識其生長、運動規律；掌握其構造、特點；尋求其可利用的長處，以及培育、加工、處理方式與手段的可行性。這些都屬于仿生學研究、仿生技術運用的范疇。所以，今后在生物化學品及生物紡織品的研發和成果化推進過程中，仿生學及仿生技術是必不可少的、具有重要運用價值的技術，是紡織服裝行業技術進步和產品創新的重要手段。

毫不夸張地說，仿生學及仿生技術在紡織服裝行業的推廣運用，關乎到整個行業的綠色、環保和可持續發展，其重點研究方向已經成為世界性科技領域的前沿問題。而仿生學、仿生技術等前沿科技研發方式與手段的運用，還能夠激發創新思維，增添創新手段，促使更多新功能、新創意的材料研發出來，進一步實現服裝功能多樣化的拓展，更好地滿足人們提高生活質量和美化生活的需求。

▲ 南美飛鼠與滑翔翼服裝