服装安全设计研究现状与发展趋势

沈 雷，洪文进

(江南大学生态纺织教育部重点实验室，江苏无锡214122)

服装安全设计是指以人体工程学分析为基础，系统、全面地考虑人体特殊活动(作业)下的危险性，并以服装包装设计为载体来考虑安全措施，从而达到以消除人体安全隐患为目的的现代创新设计方式。近十年来，随着现代服装安全防护产业发展迅速，产品研究领域不断拓宽，设计结构体系趋于完备。现代服装安全正朝着信息科技创新化、材料复合创新化等多方向发展。本文回顾了20世纪60年代以来中国服装安全设计的发展历程，分析了国内外服装安全设计的研究现状，同时指出目前服装安全设计中存在的问题及未来服装安全设计的发展方向，强调安全设计的多领域与学科间交叉开发为重点，以期进一步推动中国现代服装安全设计产业结构调整和产业升级，提高服装安全防护产业科技创新核心竞争力。

1 服装安全设计发展历程

20世纪60年代初，以解放军总后军需装备研究所利用分段暖体假人对服装隔热性进行评估为标志，开始了中国服装安全功能性研究。70～80年代，服装安全系统开发研究逐渐展开，主要体现在航空航天、军事军工等领域[1]。90年代，中国服装安全性设计取得长足进展，主要表现为在产品设计中突出符合人体舒适性的安全设计，利用热湿传递原理，设计出系列温控(调温)服装，确保在特殊作业下人体的舒适安全。90年代中后期以来，中国开始大量引入先进材料和特殊工艺技术，并从国外引进具有现代安全创新设计能力的研究人员。与此同时，随着科技信息不断发展和材料科学体系日趋完备，完整、系统地进行服装安全设计逐步与多领域相结合发展。进入21世纪，中国现代服装安全设计得到快速发展，尤其在电子科技信息、高性能纺织服装材料，以及智能数字化等方面取得了质的飞跃。其中感应元件技术、电子元件技术、相变材料技术、形状记忆材料技术、发光反光材料技术，以及耐撞击材料等技术组合应用在服装中，使得服装安全设计在智能化、多样化、科技化程度上有了很大的提高[2]。目前，已实现电子感应系统的组合，将湿度感应与温度感应元件，以及特殊热敏材料和智能元件相组合，应用设计于婴幼儿短裤之上，通过借助媒介(感应器)传递出婴幼儿心理特征与生理指征信号设计安全性婴幼儿护理服装[3]。

在几十年的发展历程中，中国逐步形成了多家服装安全设计研究单位和机构，并不断对安全因子进行剖析与再创造组合，设计出具有高技术含量的现代安全防护服装。

2 服装安全设计研究现状

2.1 国外研究现状

服装安全设计元素应用主要包括两大类，一是高科技智能信息技术的应用，一是新型纺织服装材料的应用。

将高科技智能信息技术应用到服装安全设计中，是通过对信息元件载体结构优化设计，达到满足服装优良服用性能。美国加州生命衬衫公司[4]研制了一款可以使医生及时了解病人体能状况的生命衬衫，这种衬衫在领口、腋下、腹部等多个部位分别织入微型传感器，与佩戴在腰间的微型终端电脑显示相连接，最终将各项生命指标分析并通过互联网传递给医生。Infineon公司[5]提出利用体温和环境温差来产生电能的概念，将微型软质存储器分散在织物(服装)的各个部位，进行体温监测，掌握人体指征信息，从而确保人体健康安全。加州大学伯克利分校[6]开发出能应用在服装上的太阳能软质电池，将其缝制在服装上，为设计系列供电安全服装提供技术支撑。

在新型纺织服装材料应用研究方面，Shea JT[7]指出，在受到光、热、电流、压力、水流或电子束等外界环境因素刺激时，材料颜色发生变化，色彩改变的温度范围从－5℃ ～60℃，这种可逆的变化通常应用在提花织物、绣花布和印花布上，以此设计的服装除了具有时尚效果外，还起到指示人体温度变化的作用。Zhang X等[8-9]研究指出，耐撞击材料是利用分子相对运动原理，凭借其运动时紧密结合的分子层，形成刚性保护体，以此缓冲冲击力，而外力消失后，分子扩散恢复正常柔性，其中以“D3O(Dee-Three-Oh)”命名的新材料，是由内外两侧分别被透气层和弹性材料所包裹的三层材料构成，可以用于防护各种撞击，以此设计应用于摩托车运动员竞技服、橄榄球运动员手套及现代军事防弹衣中，可以避免环境外力对人体产生的伤害，达到保护人身安全的目的。普林斯顿大学、北卡州立大学、北德克萨斯大学三所学校[10]联合开发了将窄条状薄膜晶体管纤维编织到织物中的技术，实现了安全设计中特殊纺织服装材料的编织技术应用，提高了服装的可服用性。三菱重工[11]研究开发了具有高性能防湿可调的形状记忆膜(Diaplex)，该产品设计于服装中，为特种作业下的人提供“干爽服装”，在特殊环境下保护人体安全。

2.2 国内研究现状

在高科技智能信息技术应用方面，因信息载体元件与服装的服用性结合难度较大、服用性能较差，故国内该类设计应用的研究较少。焦作大学梁超[12]通过自主设计婴儿尿湿报警器，并将其再设计组合应用于尿布(短裤)之上，根据报警器结构原理，及时提醒父母进行相应护理，确保婴儿身体健康安全。德州学院孟秀丽[13]将太阳能电板与服装进行创新组合设计，根据太阳能供电模块原理的系统分析研究，得出应用于医疗卫生领域的太阳能服装，即太阳能智能测压服。苏州大学洪岩等[14]为了研究人体生理特征指标和人体舒适安全性的监测方法，利用智能传感器和显示器技术设计组合，研制出可以设计于服装之上的安全警示系统。

纺织服装材料安全元素设计方面，往往需要对材料进行试验数据分析。江南大学葛明桥等[15]通过对彩色与彩色光稀土夜光纤维的开发和应用分析，按照一定组织结构和一定原料比例混纺配对研制出夜光、反光材料，并将其设计应用于服装之上，可起到特殊安全防护作用。郝新敏等[16]通过对聚四氟乙烯(PTFE)复合膜的结构分析和性能研究，与有机导电纤维结合，研制出具有防病毒、防辐射、抗菌等多项安全防护功能的服装。车青松等[17]分析指出，稀土发光材料是指利用稀土经高温加工而成，能把外界吸收的各种形式的能量转换为非平衡光辐射的功能材料。樊美公[18]认为，荧光材料为稀土材料中的一种，它是物质从激发态失活到多重性相同的低能状态时所释放的辐射，肯定了它们使服装在特殊环境下起到视觉凸显作用。杨水[19]、赵中浩等[20]，指出，反光材料具有特殊的反光特性和强回归光逆反射效应，由高折射率玻璃微珠，反光材料层耐候性高分子树脂及高强度黏合剂等组成的复合型薄膜材料，是服装安全设计领域可以应用的新型光学材料。

3 服装安全设计存在问题和解决措施

虽然国内服装安全设计已取得阶段性进展，但在具体设计过程中也存在着一些关键问题:

1)服用性能问题:安全设计理念过于传统化和程式化，安全元素组合式设计较多，缺乏对产品服用性能的考虑;2)工艺技术问题:与传统服装设计相比，安全设计中安全材料和纺织服装材料结合的工艺实现度难度大;3)材料选择问题:对信息技术和新型材料的掌握程度不够，面料再创造能力欠缺。

针对这些问题，针对性拟定解决措施:

1)突破传统服装设计指导模式，转变设计手法，了解满足人体在穿着环境下的服装服用性能特征;2)将安全材料性能测试技术、材料再加工技术、服装制版技术、生产工艺技术相结合，实现多领域工艺技术优化创新;3)了解新材料技术研究成果，强化服装材料知识结构体系和创新实践应用能力。

4 服装安全设计发展趋势

服装安全设计研究较传统服装设计而言起步较晚，但已有研究成果对整个现代纺织服装业的生产发展和技术创新具有积极推动作用。当前所设计的安全性服装是指一种针对为消除(警示)环境外力对人体产生的危害，将多种安全要求科学合理地设计于服装之上，且质量和采用技术相对较高，能保护人体安全的服装。因此，在未来服装的安全性设计研究过程中，应摒弃传统程式化设计理念，进行多层次化的、多角度的、全面系统的研究。

4.1 信息科技创新化设计

进入21世纪以来，随着信息技术、电子技术的快速发展，信息科技发展与应用得到前所未有的关注。作为时代的产物，信息科技在服装中的创新应用，将是微电子元件、智能元件与服装进行结合的产物，它不仅能够按照预先设定适时采集信号，而且能对信号做出及时处理和反馈[21]。目前，此领域设计多集中于运动休闲类服装，通过工艺与材料技术既不断改进，逐步完善其服用性能。这对今后真正实现服装的系列化、层次化和模块式安全设计具有指引作用。

4.1.1 交通安全类服装设计

交通安全类服装设计是从现代道路交通角度设计出发，提高交通安全性。从道路交通事故产生原因着手，除了对本体交通安全意识进行广泛教育，对其穿着衣服外包装将是未来减少交通事故的有效措施，为穿着主体提供“护身符”[22]。如利用LED微型电子灯，设计于服装袋口边缘、后背育克、帽沿、侧缝等明显处，通过声控和自控方式把握LED灯发亮程度，以起到夜间警示司机注意行人，安全驾驶作用。又如，在特殊人群(特指老人与儿童)中，为了方便交通定位，防止意外走失，将GPS定位系统设计于服装内，通过现代工艺技术既实现造型美观目的又达到满足安全功能需求。

4.1.2 医疗卫生类服装设计

医疗卫生类服装安全设计是一个从繁到简的设计过程，在此过程中既要以美观、舒适、耐用及成本廉价为总体原则，又要重点把握便捷实用性，提高医护人员对患者的护理效率[23]。在现代医疗卫生领域中，病服的设计不仅要满足患者日常生活的特殊需要，更要起到保护患者身体健康安全的作用。因此，从监测患者角度出发，通过无线传感感应技术，将患者体能信息实时传达给护理和监护人员，这是中国未来服装安全设计在医疗卫生领域的重要突破口。

4.1.3 针织安全服装设计

在现代针织服装设计中，将巧妙结合科技因子与工艺技术成为今后针织服装安全设计的难点与重点。国内针织服装业自20世纪80年代以来得到长足的进步，已从手工作坊发展到具有现代技术特征的产业，并从满足“数量竞争”达到“高技术水平竞争”。目前，针织服装主要集中于常规款式的开发设计，从服装智能科技与技术角度综合考虑，应加入两者的融合再创作。例如，在常规运动类针织服装袖肘部、背部与肩部添加安全因子即EL冷光技术设计，通过电子声控原理，采用现代先进车缝技术，将其镶嵌于服装各部位，以改变服装视觉效果，起到警示安全和时尚作用[24]。

4.2 材料复合创新设计

在提高服装服用性能的前提下，扩大新型材料复合创新设计是未来实现服装安全设计的研究方向之一。在日常生活(作业)环境下，人体通过服装包装所避免的安全隐患不计其数。在儿童服装或现代校服设计中，通过荧光植绒材料、3M反光条包边牙条材料在服装肩、袖、育克、侧缝等局部进行块面或线形复合创新设计，以起到警示司机注意力，避免交通事故，保障人身安全的作用。现代医学护理服饰和特殊作用服装设计中，在注重安全功能的基础上，通过改进护理服装款式和对纺织服装高技术材料的合理选用，将新型变色材料和耐撞击材料结合应用，一方面起到显现人体生理健康指标、舒缓心理健康的作用，另一方面起到安全防护作用。

5 结语

近几十年，中国服装安全设计取得快速发展，然而在安全元素设计和高技术信息载体优化设计，以及两者与服装结合所达到的服用性能还存在一定的不足，建议坚持现代艺术和工艺技术的科学结合，坚持以信息科技创新设计、材料复合创新设计为方向，加强多领域学科间的融合发展，以自主创新设计能力为核心，从而提升中国服装安全设计的国际竞争力。

[1]庞诚，陈景山.暖体假人在设计评价航天服调温功能中的作用[J].中国空间技术，1997(1):18-22.PANG Cheng，CHENG Jingshan.The action of warm false body in the design and evaluation of the role ofspacesuit temperature adjustment function[J]. China's Space Technology，1997(1):18-22.

[2]R·斯素.运动用纺织品[M].北京:中国纺织出版社，2008:145-153.SHISHOO R.Textiles in Sport[M].Beijing:China Textile and Appare Press，2008:145-153.

[3]沈雷，洪文进.尿湿感应婴幼儿短裤:中国，201310012636.8[P].2013-03-05.SHEN Lei，HONGWenjin.Design and development of a new wet inducation infantshorts:CN，201310012636.8[P].2013-03-05.

[4]The Peratech Team. Elektex:elektex and softswitch redirection landing page[EB/OL].(2013-01-01)[2013-06-24].http://www.softswitch.co.uk/.

[5]LAUTERBACH C，STRASSER M，JUNG S，etal.Smart clothesself-powere by body heat[J].Avantex Proceedings，2002，15(5):143-146.

[6]CHAPMAN K .High tech fabrics forsmartgarments[J].Concept2 Consumer，2002(9):15-19.

[7]SHEA J T.How Wearable Technologies Will Impact the Future of Health Care:New Generation ofWearable Systems for Health[M].Dise:University of Pise，203:34-40.

[8]ZHANG X.Heat-storage and Thermoregulated Textiles and clothing:In Tao(ed)，Smart Fibres，Fabrics and clothing.[M].Cambridge:Woodhead Publishing Ltd，2001:34-57.

[9]PAUSE B.Development of heat and cold insulating membrancestructures with phase charge materials[J].Journal of Coated Fabrics，1995，25(7):59.

[10]MCCULLOUGH E. Phase change and Protectove Possibilities[J].Industrial Fabric Products Review，2001，78(1):64-67.

[11]GNADE B T，KINWANDE A.Active devices on fiber:the building blocks for electronic Textiles[C].Cambridge:Proceedings of Intermational Interactive Textiles for the Warrior Conference，2002:9-11.

[12]梁超.婴儿尿湿报警器的设计与制作[J].焦作大学学报，2011(1):106-107.LIANG Chao.The design and manufacture of baby diaperwetalarm[J].Journal of Jiaozuo University，2011(1):106-107.

[13]孟秀丽.一种功能性太阳能服装的设计与开发[J].上海纺织科技，2011，39(6):39-41.MENG Xiuli.The design and development of a functional Solar costume[J].Shanghai Textiles and Technology，2011，39(6):39-41.

[14]洪岩，杨敏，陈雁.人体生理指标与服装微气候检测系统研发[J].纺织学报，2013，34(1):96-100.HONG Yan，YANG Min，CHEN Yan.Development of clothing micro climate monitoring system for human Physiological inderes[J].Journal of Textiles Research，2013，34(1):96-100.

[15]葛明桥，虞国炜.彩色与彩色光稀土夜光纤维的开发应用[J].针织工业，2004(4):65-67.GE Mingqiao，YU Guowei.Color and color luminous light rare earch development and application of fiber[J].Knitting Industries，2004(4):65-67.

[16]郝新敏，张建春，周国泰，等.聚四氟乙烯复合膜多功能“非典”防护服研究[J].中国个体防护装置，2003(3):11-14，22.HAO Xinmin，ZHANG Jianchun，ZHOU Guotai，etal.Study on multi-function protective clothing against SARS with PTFE composite membrane[J]. China Personal Protection Equipment，2003(3):11-14，22.

[17]车青松.发光材料的安全防护作用及发展建议[J].中国个体防护装备，2002(2):27-28.CHE Qingsong.Thesuggestions of luminescent material's Safety protection[J].China's Individual Protective Equipment，2002(2):27-28.

[18]樊美公.光化学基本原理与光子学材料科学[M].北京:科学出版社，2001.FANMeigong.Basic Principle of Photochemistry and Photonics Materials Science[M].Beijing:Science Publishing Limited，2001.

[19]杨水，李瑛，徐创霞，等.有机荧光材料研究进展[J].化学研究与应用，2003，15(1):11-15.YANG Shui，LI Ying，XU Chuangxia ，etal.Study and developing of oranic flourescent materials[J].Chemical Research and Application，2003，15(1):11-15.

[20]赵中浩.中国反光材料产业已发展成熟[J].公路运输文摘，2004(4):32-33.ZHOU Zhonghao.The reflective material industry of China hasgrown up[J].Road and Transport Digest，2004(4):32-33.

[21]VAN LANGENHOVE L，HERTLEER C.Smart textiles:a foresight[J].Journal of Textile and Apparel，Technology and Mangement，2004，3(1):1-5.

[22]沈雷，蒋学换.儿童交通安全服装的设计[J].上海纺织科技，2011，39(7):44-45.SHEN Lei，JIANG Xuehuan.Design of children's clothing with trafficsecurity[J].Shang Hai Textile Science and Technology，2011，39(7):44-45.

[23]周健军，焦晓宁，刘亚.与隔离服配套的医用一次性贴身服装的研发[J].上海纺织科技，2004，32(5):52-53.ZHUO Jianjun， JIAO Xiaoning， LIU Ya. Study on disposable fundation wear formadical-use insulationgarment[J].Shang Hai Textile Science and Technology，2004，32(5):52-53.

[24]李克兢，高原.EL冷光片对服装功能性设计的影响与应用研究[J].山东纺织科技，2012(5):53-55.LIKejing，Gaoyuan.EL cold light on the funcatonal design of the clothing and applied[J].Shandong Textile and Economic，2012(5):53-55.