对智能纺织品的大胆预测

梁偲/编译

对智能纺织品的大胆预测

梁偲/编译

聚乙烯醇(PVA)与纤维（直径250纳米）复合超薄涂层被金属氧化物功能化后可制造成智能自清洁过滤器

“智能纺织品”最近被纺织产业和媒体多次提及。据印度一家市场研究公司评估，作为一种高科技纺织品，智能纺织品行业的总值到2020年将达47亿美元。鉴于智能纺织品行业2014年的总值不到10亿美元，其预期的增长将非常惊人——累积年增长率为30%。

麻省理工学院校长拉斐尔·赖夫（Rafael Reif）博士提到一个新成立的由多所大学、企业以及个人资助支持的非营利性组织——美国先进功能织物联盟(AFFOA)。他分享了麻省理工学院教授、AFFOA领导人和首席执行官约埃尔·芬克（Yoel Fink）的一个预测：先进功能织物未来的潜力可能会遵循“摩尔定律”，我们可称之为AFFOA定律，即纤维中的器件数量每12个月就会增加一倍，这将创造一个前所未有的领域。它不仅仅是几个产品，而是一个全新的行业。

智能纺织品领域正在不断发展，也还没有明确的定义，现在对它的未来发展提出准确预测还为时过早。目前，智能纺织品正处于投资者热切关注的阶段，政府也同样极为重视，并给AFFOA投入巨资，其首要目标是彻底改变美国的纺织制造业。

什么是“智能”？

智能纺织品指的是那些非传统型的、具有交互功能的、能提供新的或非商品应用功能的纺织品。它的定义非常宽泛，涵盖各种具有不同附加值的纺织品。花大量时间为其设计一个准确的定义并没有多大意义。由于智能纺织品才刚刚兴起，未来将会有很多相关领域参与进来，形成一个“大”智能纺织领域。

想用一个普遍被业界接受的定义来恰当地为智能纺织品归类也是一个很大的挑战，因为在开发新型先进纺织品中涉及到从纤维材料到时尚产品的整个供应链。总的说来，智能纺织品是下一代先进纺织产品，其应用市场正在被打开，或者从某种意义上来说，其巨大潜力正逐渐被开发出来。

智能纺织品具有的功能性包括可感知、可变形或自我保护的能力等。智能纺织品种类繁多，几乎可以包括所有可提高功能以及扩展应用的纺织品。现阶段的主要任务是让人们对智能纺织品有初步地理解和认识；下一阶段的任务则集中在产品性能和应用程序的开发、相关标准体系的建立以及解决市场营销和贸易活动的开展问题。

特点和应用

对于具有先进功能的非传统智能纺织品，其关注重点并不是原材料或者制造工艺，而是其应该具备的特性，如对刺激的响应，对信息的反馈，以及之前的其他产品无法实现的应用。如配置了电子传感器、可用于监测人体生命体征的手腕带和背心，可以监控和调整动态压力水平的织物产品，以及可以测量环境温度并提供舒适温度的服装。

我们可以用一些其他方式来区分传统纺织品与智能纺织品。以纳米纤维为例，除了纤维直径在纳米级，它还具有很多其他的优点，如质量超轻且具有很大的比表面积，这一特性在过滤领域中非常有价值。不过根据之前的描述可以看出，它不具有应激反应性，所以它并不属于智能纺织品。但是，当纳米织物中含有金属氧化物并被功能化后，它就具备分解有毒化合物的功能，成为自清洁型过滤材料。从这种可以自我解毒的纳米过滤材料可以看出传统纺织品与智能纺织品的区别。

标准的建立

现在行业面临的重要任务是建立规范智能纺织品质量的标准，统一测试新增值应用的方法、量化指标、评估安全要求，以及确定在销售和市场开发时所用的产品标识。

另外，由于智能纺织品属于新兴领域，因此在国际贸易中存在的问题也需要解决。其中，做好与世界海关组织的沟通，使产品符合有关海关法规的要求就变得十分重要。美国在智能纺织品研发领域处于国际领先地位，将成为出口市场的重要成员，因此海关问题的解决非常重要。为此，行业协会如国际工业纺织品协会（IFAI）、美国国家纺织委员会（NCTO）和无纺布工业协会（INDA）应共同协作，在该领域达成共识并促进贸易。

美国和其他发达国家经济体，如欧盟成员国，由于产品质量好在开发和出口纺织品方面具有优势。一些专业的标准化机构,如瑞士国际标准化组织（ISO）、美国测试与材料协会（ASTM）、美国纺织化学家及染色家协会（AATCC）、纸浆与造纸工业技术协会（TAPPI）已经制定了大量关于纺织品、纸浆和造纸的标准。对于无纺布，美国无纺布工业协会和总部位于比利时的欧洲无纺布协会（EDANA）也已经制定了非织造产品的标准。智能纺织品也同样需要进行这样的工作。

由于智能纺织品通常是由一个或者多个非纺织品部件，如电子原件、有机和无机产品、仿生材料等组成的多材料复合产品。这一特点在制定智能纺织品的应用标准方面非常有用。例如，具有医疗和运动监测功能的可穿戴纺织品应该需要一个面向终端应用的量化标准，如检测身体的生命体征。

产品在机械作用和综合应力下的耐久性很重要，但是以现有的耐洗涤标准来测试智能纺织品的机械耐久性明显不够合理，因为它们多包含电子组件。该行业必须要找到一个创新性的方法来制定新的标准。在可穿戴电子纺织品方面，首先需要制定出用于测试新应用的标准，现有条件下可以利用监测血压、心率或其他重要指标的传感器。现有的耐洗性和机械强度标准可以用来测试纺织品本身，并且作为质量信息的一个补充。

在这一领域的国际贸易机构，如IFAI可以和专业标准化机构如ASTM、AATCC共同协作来开展智能纺织品特定应用的标准化工作。AATCC最近创建了一个可穿戴电子技术委员会，用以调查电子纺织品的标准化需求。

当多种组成的智能纺织品用于人体时，其安全性还未能引起广泛关注。对于有芯片和电子电路的可穿戴电子纺织品，必须要考虑到它的安全问题。另一方面，还需要考虑到产品的可持续性。智能纺织部门需要在这个问题上积极主动，努力使这些新材料和最终产品具有环境和经济可持续发展性。这意味着安全标准和可持续性问题均需要得到解决。

下一步

智能纺织品领域是真正意义上的多学科跨界领域，需要智能纺织品相关研究机构尽可能多地与非传统纺织学校如材料科学类高校合作，使纺织品智能化得到进一步延伸。将来，智能纺织品领域的发展、市场的拓展和应用领域的扩大，还需要加强所有利益相关者，包括有关政府部门、产业界和学术界等的参与，共同推动智能纺织品领域的进一步发展。

[资料来源：Specialty Fabrics Review] [责任编辑：丝丝]

本文作者瑟哈德里·拉姆库玛儿（Seshadri Ramkumar）博士，德克萨斯理工大学无纺布和先进材料实验室教授。