功能性材料復合及其服裝應用淺析

杜彩霞，李佳璇，潘鵬羽

（哈爾濱華德學院，黑龍江 哈爾濱 150025）

引言

隨著人們生活質量的提升和消費觀念的轉變，對服裝面料的需求早已不再局限于簡單的蔽體、結實耐穿或傳統保暖等功能，而是關注其各式各樣的功能性、舒適性及智能性，如蓄熱調溫、吸濕排汗、抗菌除臭等[1]。如今，全球氣候變化和環境污染儼然是全世界所面臨的難題，阻擋有害物質、保護人體的功能性服裝的研發、生產及銷售顯得格外重要。功能服裝也逐漸由傳統功能過渡到以智能保暖、抗菌抗病毒等為主的多功能復合階段。服裝的大多數功能是由其原材料決定的，將多種不同功能的原材料復合應用到服裝上是實現服裝功能多元化的主要途徑。

功能性服裝源自服裝衛生學，以研究人體多功能防護需求為出發點，以設計制作具備多元服用功能的服裝產品為目標。服裝的功能性主要是由原材料、定向設計及制作工藝來決定，新型功能材料的不斷出現以及相互碰撞使服用產品呈現出功能復合化的發展趨勢，進而開發出能夠在不同特殊條件下保障人體不同需求的復合功能服裝產品。

1 功能性服裝材料的發展

服裝的功能從最初的簡單蔽體發展到后來的保暖御寒，人類主要以棉、毛、絲、麻等天然材料為主進行研究。進入20 世紀60 年代，化纖產業的迅猛發展為服裝領域帶來了新的突破，如滌綸、腈綸、錦綸等合成纖維和粘膠、銅氨等再生纖維的出現更是極大地豐富了服裝種類。20 世紀80 年代到90 年代末，羽絨服逐漸進入服裝市場，早期的羽絨服存在透氣性差、含絨量較低等問題，研究人員通過將羽毛、羽絨以及短纖維等材料混合填充進行改善。然而這些傳統保暖材料功能比較單一，只能阻隔或降低人體熱量散失以達到保暖的效果，難以實現質的突破。并且隨著環境污染的日益嚴重，人們對復合功能性服裝的需求越來越迫切，這對復合功能性服裝設計人員來說是很大的挑戰。

2 功能性服裝材料的主要分類

進入21 世紀，隨著紡織服裝行業的快速發展，人們開始不斷的追尋更多具有復合功能性的服裝材料，主要包括智能保暖、抗菌抗病毒、防護等功能。這些功能材料的研發、生產及應用不僅滿足了人們對不同功能服裝的需求，更是極大豐富了服裝市場的多樣性。

2.1 智能保暖功能材料

服裝的保暖功能主要分為兩種：消極阻熱式和積極產熱式，其中新型的保暖方式已從簡單地添加服裝面料或填充物起到保暖作用，轉變為從原材料基本結構的性能改良出發，通過基因工程、化學工程等對服裝原材料進行改進或物理、化學等方法對紗線、面料等進行后加工的方法，使服裝在保證基本保暖的前提下可以進行款式造型的設計。新型積極式保暖材料在不違背傳統隔熱保暖原理的前提下，能夠通過吸收、儲存并向人體傳遞外部熱能，或將化學能、太陽能等轉變成熱量以實現服裝保暖的目的。目前，新型保暖材料主要有遠紅外發熱纖維、中空纖維、溫度調節纖維、相變材料等，下面以相變材料、遠紅外材料為例進行簡要分析。

2.1.1 相變材料

在服裝用纖維的生產過程中添入相變膠囊，并將其進一步制成服裝，相變材料遇寒冷氣候將從液態轉變成固態同時釋放出熱能增加穿著溫度，遇炎熱氣候則將從固態轉變成氣態導出部分人體熱能，進而完成對人體溫度的積極式調節作用[2]。目前，常見的相變材料已被廣泛應用于服裝、航天、制冷設備等多種領域。

2.1.2 遠紅外材料

遠紅外材料通過吸收、存儲太陽光能量，然后以遠紅外線的形式向人體進行輻射，如圖1 所示，從而實現智能保暖功能：一方面，通過對流和傳導方式將遠紅外材料的熱能傳遞給人體；另一方面，人體細胞受到遠紅外線輻射作用產生共振，進而加速本身分子運動，實現身體內部進行加熱的目的，而且當遠紅外射線發射到人體，隨著體溫的升高，還可以以遠紅外線的形式發射到遠紅外面料上，并使服裝產品的溫度升高，從而起到溫暖人體的作用。目前遠紅外服裝產品主要有保暖、保健和衛生紡織品等，其未來的主要發展趨勢是功能的新型化與復合化。

2.2 衛生保健功能材料

隨著世界環境污染的日益加劇和近年來疫情的嚴重影響，加快衛生保健服用材料發展的重要性不言而喻。目前衛生保健功能性纖維主要包括：高吸水纖維、抗菌防臭纖維、血液處理用中空纖維、光導纖維等。以高吸水纖維、抗菌防臭纖維為例進行簡要分析。

2.2.1 高吸水纖維材料

高吸水纖維材料可以吸收自重數十倍甚至上千倍的高分子材料，在吸收大量水后具有較大的凝膠強度，且能夠在干燥空氣中將水分逐漸釋放。高吸水纖維材料的主要用途是嬰兒尿布、成人失禁墊和女性衛生用品等，且研究人員已經逐漸向更多的功能性發展，如高吸水性抗靜電材料、高吸水性醫用抗菌材料等。

2.2.2 抗菌除臭材料

抗菌除臭功能主要通過使用抗菌防臭材料和抗菌防臭助劑整理兩種方式實現[3]。如：抗菌防臭助劑整理是使用有助于人體健康的抗菌整理劑，通過復雜的物理或化學工藝，使其附著于紡織品上，使其具備抗菌防臭的功能；而抗菌防臭材料的殺菌機理如圖2 所示。同時，抗菌除臭材料能夠阻礙一些傳染疾病在公共場合中的傳播，降低服裝面料被微生物破壞的風險。抗菌纖維具有抑制細菌生長或殺菌的積極作用，極大迎合了市場對服用類產品保健功能的需求，在服裝設計中的應用日益廣泛。

2.3 防護功能材料

服裝的防護功能包括阻燃、抗靜電和防輻射以及防紫外線等功能。阻燃功能材料能夠通過采用阻燃纖維或阻燃整理等方式得到[4]；抗靜電功能多數是使用抗靜電功能纖維或對服裝面料添加抗靜電整理劑來實現；大多數導電纖維可以防電磁輻射，其主要是利用電磁感應電流的快速泄漏和產生反向感應電勢實現電磁屏蔽防護功能；防紫外線功能同樣是從原材料出發，采用防紫外線功能纖維達到目的，具體方式是在該功能纖維表面進行涂層、接枝，或在其中加入具有反射、衍射或吸收紫外線功能的材料，并將制備的纖維應用在服裝面料里，降低紫外線的輻射作用，進而預防人體可能出現的皮膚病和皮膚癌。

3 復合功能服裝的實現技術

消費者對服裝不同功能的需求是功能性服裝創新發展的強大助推力。人體不同的部位對功能的需求是不相同的，如：女性的腰腹部相比其他部位而言對保暖功能的需求更加強烈。在進行服裝設計應用的過程中，設計師應根據人體不同部位的不同需求針對性地選擇相應的服裝材料進行服裝設計及制作。實現服裝功能多元化的主要途徑之一是將兩種或多種具有單一或簡單功能的服裝材料進行混合處理，其中在功能性紡絲原液中加入其它功能性整理劑的方式是從原料上進行處理制備，是功能材料混合處理效果最好的方式之一。然而對于服裝纖維、紗線或面料來說，混紡、交織和拼接等工藝手段的使用是解決功能單一問題的有效技術手段。

3.1 混紡

混紡是指將兩種或多種不同功能的纖維，經混合紡織成紗線進而制成服裝面料，它的優勢是通過不同功能纖維材料的有效結合，滿足人們對服裝功能多元化的需求。目前混紡技術較為成熟，研究人員針對不同需求對各種功能性纖維材料混紡的研究也比較深入。例如遠紅外材料與抗菌除臭材料的混紡可以實現智能保暖與衛生保健功能的復合，更加貼合人體的功能需求；阻燃纖維和棉的混紡能夠有效改善阻燃功能織物的舒適性。同時，兩種或多種功能性纖維材料的混紡比例不同，混紡紗所制成的服裝面料的主要功能也有所不同，這需要根據應用環境或人體的實際需求等進行配比設計和實驗研究。

3.2 交織

交織織物是指經、緯兩種不同功能纖維的紗線交織成的復合功能性織物。例如研究人員采用桑蠶絲為經紗原材料、吸濕快干抗菌紗為緯紗原材料，利用交織工藝制備出具有較好服用性能的吸濕快干抗菌面料；將超高分子量聚乙烯短纖紗線作為經紗的原材料，同時將羅布麻纖維紗線作為緯紗的原材料，利用交織工藝制備出物理與機械性能以及保健性能均滿足需求的保健涼席面料。同時，交織物與混紡織物形成方式的差異也造成了它們性能上的不同，通常在拉伸性能方面：交織物＞混紡織物；在抗皺性和透氣性方面：混紡織物＞交織物。

3.3 拼接

拼接是服裝制作工藝中的一種基本手段，且拼接藝術的發展由來已久，包括功能、色彩、風格、藝術表達等，如圖3～圖6 所示為不同拼接服裝的案例。近年來，針梭織面料相拼的優缺點及制作工藝、不同功能面料在服裝不同部位的拼接以及拼接后的性能測試等問題受國內外學者廣泛關注與研究。面料拼接是因實際需要而產生的新樣態，拼接技術能夠盡可能利用不同功能面料的各自優勢，還能帶來意想不到的視覺效果，是混紡或交織技術取代不了的實現服裝復合功能的重要手段。因此服裝設計師在設計中使用拼接技術能夠有效提高服用產品的性價比，具有非常高的現實意義。

4 結論

本文通過對功能性服裝材料發展現狀的歸納介紹，總結出復合功能服裝材料在當今社會背景下的必要性，并進一步總結了目前功能性服裝材料的主要分類，包括智能保暖、衛生保健和防護等功能，并根據該分類分別介紹了相關的功能性材料及其用途。最后簡要介紹了實現服裝材料功能復合的主要途徑，分析了混紡、交織以及拼接等的技術特點與優缺點，需要根據人們的實際需求選擇不同的方式方法進行復合功能服裝的設計與應用。