智能服装的发展

干林丽，严 涛，张尚勇

(武汉纺织大学，湖北 武汉 430200)

智能服装的发展

干林丽，严 涛，张尚勇

(武汉纺织大学，湖北 武汉 430200)

介绍了现今智能服装的原理及发展现状，展望了其未来发展方向，同时也提出了一些新的想法。

智能服装；原理；分类；展望

自远古以来，服装从纺纱，织造，染色，后整理等工序制成的遮羞御寒的最初成衣，再到近代风格迥异，各具特色的服饰，以致如今风靡世界的巴黎、米兰流行时装，服装发展史亘古悠久。然而，纵使有如此长的发展期，跟电子计算机兴起不过几十年便覆盖全球的速度相比，我们很明显地感知到，服装要想发生质的飞跃，还有一个很大的台阶要跨越。

近些年，智能服装的概念终于登上舞台。这种能够通过自身特质对外界环境变化和刺激进行感知和反应，甚至自我调节的特殊纺织品即智能服装。目前已有的如变色服装、空调服装、医疗监控服装、防水透湿服等，这些智能服装都很好地解决了生活中一些不足之处。随着智能服装越来越受各国的重视，许多研究者及研究机构将目光投向前景广阔的智能服装并积极研发,目前主要研发国集中在美国、芬兰、日本、瑞士、英国等国，他们对新型智能纺织品有强烈的需求，且周边有先进的电子、通讯和计算机软件技术支持。然而，智能服装的开发在我国还处于概念阶段,有待广大科研机构和有志之士不断深入探索。

1 智能服装制作原理分类

1.1 功能性纤维

开发的具有一定特殊功能的纤维，在光、电、湿、热、机械等物理因素和化学物质等因素的作用下，能通过颜色、电性能、温度感应、振动、能量贮藏等变化对外界环境变化和刺激作出反应。目前功能纤维主要有光学纤维、导电纤维、形状记忆纤维、变色纤维、调温纤维等。

1.2 纤维与电子元件交织

将导电纤维[1]与普通纤维进行交织混纺，或通过织入或嵌入的方法使电子元件与织物相结合，制成智能服装，实现视觉，听觉，触觉，感官上的不一样的体验。

1.3 微胶囊技术

将相变材料包覆在纤维中,用染整加工或涂层等方法加工到织物上，当外界环境变化时,纤维中相变材料发生固液可逆相变,或从环境中吸收热量储存于纤维内部,或放出纤维中储存的热量,在纤维周围形成温度相对恒定的微观气候,从而实现温度调节功能。

1.4 涂层法

通过电化学聚合，填料，物化气相沉积等方法成膜进行纤维表面涂层来达到变色调温等目的。目前主要有光致变色涂层，热致变色涂层，电致变色涂层，受压变色涂层。

2 智能服装功能分类

2.1 变色服

变色服装或是由变色纤维制造,或是织物采用变色染料印染而成，它能及时地对外界环境的变化作出反应，让穿着者及他人随时掌握周围细微的变化，并有意识地响应及调整。变色服装最初受变色龙能在不同环境中改变肤色来自我保护的启发，采用变色纤维制作伪装服运用于军事演练作战,它可随地貌环境的改变而相应地改变颜色。目前，已经有多家公司成功研制出变色服装(图1)。如英国人克里斯·埃贝耶[2]发明了一种采用纯棉制作的适于婴儿穿着的“智能变色服”(图2)，一旦宝贝体温异常，服装就会发出警示——变色。当体温超过37 ℃，服装就会变为白色，体温越高，颜色会越浅。这无疑大大帮助了宝妈们早发现，早准备。此外，更有日本及欧美科学家突发奇想运用不同的变色原理发明出可以自动变色的围巾。日本科学家[3]将能发出红、绿、蓝三种色光的二极管和控制二极管亮度的小型传感器交织于围巾纱线中，通过调节传感器来调节围巾色彩，欧美则利用FLORA可编程主板和传感器达到了围巾色彩随意改变的效果；另有德国科学家利用纤维光变色技术，发明了电灯泡感应变色服。即由光变色树脂整理后的面料经过特殊电灯泡照射会产生不同颜色，几个不同设置的灯泡同时照射，画面将是一片色彩斑斓，这种效果应用在舞台演出上，会别有一番美的感受。

2.2 空调服

空调服顾名思义就是衣服本身具备升降温(图3)的功能。夏季酷暑难当的时候，冬季寒风刺骨的时候，一件空调服自动清热降火，亦或升温保暖，无疑会降低生病吃药的概率，同时提高工作效率，减少不必要的精力金钱的浪费。目前比较简便的空调服由风扇盒、风扇、导线、可调移动电源、充电器、线控调速器组成，工艺简单。其原理是将小风扇安装于风扇盒中，将外部空气抽入服装内部再从颈部、双袖口、前襟吹出，从而将产生的热量带出体外。值得注意的几点是：布料一般选用比较密封的梭织布或过胶的风衣面料，防止漏风；前襟需装拉链以封住衣服内部，使之形成半封闭空间，调节拉链上下幅度即变换出风口大小；下摆以松紧带的形式适时调节松紧度，既保证一个风口又不至下摆过紧；入风口通常开在衣服的腰部两侧，以不阻碍穿衣和劳动。目前空调服分为轻巧型、加厚型、牛仔性和防火型。除上述制作简单的风扇型空调服(图4)外，利用相变蓄热技术与纺织品制造技术，欧美已制造出可吸收和释放热量的智能调温空调服。Outlast纤维[4]是其代表性产品之一，其技术关键就是将包裹有PCM(聚乙二醇)的微胶囊置于纤维内部，然后通过纺丝或后整理实现自动调温，国内的丝维尔智能调温纤维和上海第三十六棉纺织针织服装厂研制的调温纤维已进入产业化阶段；保定雄亚纺织集团与美国安伯士国际集团合作开发出“安伯士”牌太空相变调温洛科绒2950型号[5]绒线,并生产了“冬暖夏凉”的相变调温服装。该调温洛科绒由美国太空署所开发的用于太空宇航服的高科技太空相变调温纤维与高级洛科绒合制而成。相变调温[6]纤维是在纤维表面用高科技手段涂上一层含有相变材料的微胶囊,在正常体温状态下,该材料固态与液态共存。当温度升高时,相变材料由固态变成液态,吸收热量；当温度降低时,相变材料从液态变成固态,放出热量,从而是人体保持在适宜的温度。

2.3 医疗监控服

美国Sensatex公司[7]研制的一款可以监视心率、体温、呼吸以及热量消耗的智能衬衫能在穿衣人心率不齐或呼吸困难时及时报警,从而降低休克或突发性死亡的概率。这种智能服装由导电纤维和棉纤维交织而成,通过置于腰间的接收器存储信息,然后显示到电脑、手机、iPad或手腕监视器上监视穿衣人的生命体征。

Mimo智能婴儿连体衣[8]如图5所示。婴儿非常脆弱，需要24 h不间断呵护。而这件智能衣，将传感器嵌入到衣服，随时能监测孩子的呼吸、湿度、皮肤温度、身体姿势和活动。内置蓝牙系统又可以让家长通过手机查看这些数据，而且能够跟踪婴儿的睡眠时间并预测出宝宝睡觉及醒来的时间，有了这个时间点，家长也能避免临时手忙脚乱的情况了。

以色列健康创业公司Health Watch在美国远程医疗协会(ATA)举办的技术大会上，展示了其最新开发的医疗可穿戴产品[9](图6)——内置心电图传感器的智能T恤衫，该产品据称具备三至十五道心电图机的功能。这种智能T恤衫内置了一个电子部件，可存储长达70 h的数据或将数据以无线方式传输到Android智能手机当中。用户对其可机洗烘干，洗涤之前，将该电子部件取出，则T恤至少可以洗涤50次而不损坏，希望该项高科技服装能够尽快上市，这对心脏病患者将起到重要作用。

Athos智能运动衣[10]如图7所示，内置了多个传感器和一个Athos Core小芯片，不仅可以检测心率、呼吸频率，而且内置的EMG(肌电图)传感器，甚至可以检测肌肉活动。通过内置的蓝牙，可以在手机上查看肌肉消耗程度，两边肌肉是否对称和心率变化等。

2.4 防水透湿服

防水透湿织物是集防水、透湿、防风和保暖性能于一体的功能织物，即织物在一定的水压下水渗透不过去，而人体的汗液又可以以水蒸气的形式通过织物传导至外界。常见加工方法有三种[11]：超高密结构法、微孔技术法和致密亲水膜技术法。帝斯曼[12]推出的一种极其柔韧的热塑性弹性体arnitel vt，可被制成几微米厚的薄膜，同时兼具良好的防水性、透气性和舒适性。此外，该材料不含全氟化合物(pfc)，可实现100%回收。值得一提的是，arnitel vt薄膜在防水的同时允许湿气从服装内部向外传递，保证了穿着者的舒适感和干爽感。同时，arnitel vt的透气性原理与同类产品并不相同，它的透气性不是依靠透气孔洞实现的，也正因如此，arnitel vt能够有效抵挡液体，并阻隔细菌和病毒,在外科手术衣中得到了广泛应用。而其他同类产品由于需要透气孔洞，所以在洗涤或与醇类、燃油等液体接触时，防水性会大打折扣。不仅如此，透气孔洞还会使薄膜强度降低，使其更易撕裂，或引发堵塞，降低透气性。相较于以上方法生产的具备基本防水透湿功能的服装外，智能防水透湿服显得技高一筹。日本三菱重工生产的形状记忆聚氨酯及其防水透湿织物Diaplex产品[13]，防水性能(抗水压)达196.13～392.27 kPa，透湿量达0.8～1.2万g/(m2·24 h),并且具有良好的抗冷凝性,不仅适应于一般条件下穿着,而且在特殊环境下其防水透湿保暖性能始终表现良好。日本帝人公司近期开发的具有经济、环保双重价值的100%聚酯防水透湿织物Athtoma，利用100%的聚酯纤维通过涂层或叠压薄膜(树脂)(图8)的生产方法,可以实现回收利用。更有戈尔公司与杜邦公司联合,在Gore-Tex的Teflon膜上嵌入导电的纳米粒子,开发新一代Gore-Tex抗静电防水透湿工作服，这将引领防水透湿服装在性能和用途上更上一层楼。

2.5 其他智能服装

Leist smart[14](图9)是全球首款综合智能服装，支持一键使用5大实用性功能：蓝牙通话、无线拍摄、音乐播放、防盗防丢失、智能保暖恒温。通过观看其发布的概念视频，其中的智能保暖恒温功能让人印象颇深，原来在寒冷的季节，我们并不需要裹上一层又一层厚重的衣服，只需这样一件薄薄的帅气的外套，从此告别臃肿，还你美丽和温暖。该功能利用红外线发热原理，对人体有非常好的医疗效果，它能加快老化细胞脱落从而促进新陈代谢，改善血液循环，对类风湿、胃寒、腰肌劳损、女性痛经有很好的保健治疗功效。蓝牙通话和音乐播放也都为使用者提供了诸多方便，出门再也不用大包小包的了。

3 问题及展望

未来智能服装的发展将势不可挡，但仍存在一些制约其发展速度的因素急需解决。(1)大众对于智能服装的概念还处于初级阶段，尚未表现出迫切的需求，对市场的推动力不够。(2)已发明出来的智能服装技术尚不成熟，有新意但离上市还有一段距离。(3)国内针对智能服装进行深入研究的机构不多，投资力度、关注程度等直接影响着研究进展。(4)智能服装的发展离不开各行各业的支持，电子计算机，机械制造等，只有将其成熟的技术应用到其他领域，才会碰撞出新的契机。只有快速更新观念，发现需求，加大研究力度，智能服装才能更快迈上新台阶。

随着电子业和计算机产业的兴起，智能服装将会越来越多的与高科技紧密联系在一起。我们可以大胆预言，在不久的将来，数码产品与服装的结合将越来越紧密，未来的电子产品能完美而巧妙地寄存在服装中，甚至于可以预想未来服装就是一台无限轻薄的计算机。我们可以通过它完成出门的各种需求，付款、娱乐、通讯、交通，只要你能想到，就可以做到。对此，本人提出一种想到的智能服装，也许未来能得到实现。一种虚拟智能服装，无需对服装本身设计花纹图案，只需在电脑上画出设计图，通过某种技术直接在服装上成像，效果就如同服装本身就是看到的那样。这样的智能服装一旦设计出来，将省掉许多印染步骤，且会对服装回收利用起到不可估量的作用。智能服装是现代科技进步的体现，当今世界科学技术发展势头迅猛，知识经济扑面而来，高新技术和信息技术作为其支柱，将直接影响和决定21世纪的服装发展方向。愿智能服装技术早日突破技术瓶颈，面向社会，造福社会。

[1] 翁蕾蕾.可穿着的电子智能服装[J].邢台职业技术学院学报,2006,(5):5-7.

[2] 黄颖颖.浅析变色服装的研究与发展现状[J].国际纺织导报,2013,(10):64-76.

[3] 高科技智能化变色服：婴儿服装充当“体温计”.[EB/OL].(2014-11-06).[2016-03-19].http://tieba.baidu.com/p/3393930720.

[4] 许 凡,王高媛,赵 晶.智能纺织品及服装的发展[J].纺织科技进展,2013,(5):1-5.

[5] 保定圣天羊绒制品有限公司.保定雄亚纺织集团新推出空调绒线.[EB/OL].(2003-10-22).[2016-03-19].http://www.texindex.com.cn/Articles/2003-10-22/19455.html.

[6] 徐 凤,徐 红.相变材料在智能调温纺织品上的应用[J].江苏丝绸,2012,(2):44-48.

[7] 单毓馥,王玉秀.服装未来的发展趋势——智能服装[J].上海纺织科技,2005,(12):29-31.

[8] Mimo智能婴儿服饰即将上市.[EB/OL].(2014-01-24).[2016-03-19].http://www.clii.com.cn/XinPinFaBu/201401/t20140124_3847294.html.

[9] 健康界.以色列创业公司开发可监测心电图智能T恤.[EB/OL].(2014,05.09).[2016-03-19]. http://www.21ic.com/news/med/201405/359798.htm.

[10]互联网.Athos智能运动服：能够感应和追踪肌肉活动.[EB/OL].(2014-08-15).[2016-03-19].http://www.5lian.cn/html/2014/xinpinfabu_0815/42593.html.

[11]权 衡.形状记忆聚氨酯与智能型防水透湿织物[J]. 印染助剂,2004,(3):5-10.

[12]慧聪塑料网.帝斯曼Arnitel VT应用于服装透气薄膜领域.[EB/OL].(2013-01-04).[2016-03-19]. http://info.plas.hc360.com/2013/01/040933382565.shtml.

[13]邵改芹.防水透湿织物研究新进展[J].产业用纺织品,2004,(6):42-45.

[14]中国企业网.Leist smart全球首款综合智能服装发布.[EB/OL].(2015-08-10).[2016-03-19]. http://www.ccidnet.com/2015/0810/10009883.shtml.

Development of Smart Clothing

GAN Lin-li， YAN Tao， ZHANG Shang-yong

(Wuhan Textile University，Wuhan 430200，China)

The principles and current situation of smart clothing were introduced. The future development direction and some new ideas were proposed.

smart clothing; principle; classification; prospect

2016-03-09；

2016-03-26

干林丽(1992-)，女，在读硕士研究生，研究方向：纺织工程，E-mail: 1247690340@qq.com。

TS941.7

A

1673-0356(2016)07-0005-05