功能性服装设计影响因素及设计方向研究

杨 陈

(1. 江西服装学院，江西 南昌 330201；2. 江西省现代服装工程技术研究中心，江西 南昌 330201)

随着生活水平与安全意识的提高，服装逐渐摆脱了单纯的保暖与舒适的设计模式，向安全、智能的功能性方向转变。功能性服装的设计针对一些特殊行业或特殊人群具有明显的防护作用，如下文讲述到的针对老弱病残孕人群定位服装，这些人由于身体的原因行动不便或安全意识薄弱，通过服装的功能性设计提高对该人群的保护作用。目前，功能性服装的设计方法主要通过合理运用服装色彩、采用新型纺织纤维材料、开发具有传感功能面料等。本文通过对服装功能性的设计探讨，为功能性服装的设计开发提供一定参考经验。

1 服装色彩对功能性服装设计的影响

服装色彩是服装设计的一个重要元素，色彩正确合理的运用不仅可以提高服装的审美效果，增加服装的艺术性，可以提高服装的安全性能。根据GB2893-2008《安全色》的规定：绿、黄、蓝、红四种色彩最为醒目，能够作为安全色广泛应用于建筑、交通、工矿企业等对周围不安全因素进行提醒，防止事故的发生。基于此，安全色很多也被应用到服装设计中，如交通警察与环卫工人的荧光黄绿色制服，它能够在雾天与雨天等视线较差的条件下中给司机起到很好的警示作用。同样的道理，若将荧光黄绿色适当引入校服的制作，必能在儿童上学、放学与横穿马路时起到很好的保护作用。

2 新型纤维材料对功能性服装设计的影响

材料的革新历来是功能性服装设计开发的动力源泉，不同类型纤维材料的开发为功能性服装的设计提供了不同的设计方向：

2.1 空调纤维制作调节冷暖温度服装

空调纤维是美国太空总署原为登月宇航员在1988年开发的一种具有调节温度功能纤维，1994年用于商业用途。空调纤维的主要作用机理是纤维中的纳米微胶囊受热与受冷时通过微胶囊内相变物质的相变进行对应放热与吸热来调节温度，基体材料初期主要应用在腈纶纤维。近年来，随着纤维纺丝工艺的发展，具有温度调节功能的粘胶纤维也被相继开发出来。利用空调纤维制作的温控服装对维持身体体温平衡具有明显的效果，一定程度保障了人的身体健康。

智能调温的机理也略有不同，目前主要有3种：第一种，也是最经典最常用的方法即利用微胶囊复合纺丝法，通过纺丝法将直径为1～100 μm的固体微胶囊纺制到纤维中，利用相变时吸、放热变化来调节服装温度。如王春莹等[1]选用甲醛-脲反应生成的氨基树脂为壁材，以有机石蜡为芯制成的微胶囊纺制的相变纤维即具备很好的温度调节作用。第二种，是利用湿法纺丝将纤维纺丝材料与相变材料的混合液进行纺丝。如苗晓光[2]使用丙烯氰、酪蛋白质与C19相变材料共混后纺丝制备的相变值高达16 J/g的牛奶蛋白纤维；宋晓庆等[3]利用聚乙烯醇与石蜡纺制的相变空调纤维均具备很好的调温功能。利用第二种机理开发的空调纤维。最为著名与最先实现产业化是Outlast纤维，该纤维已经在服装生产上得到很好的应用。第三种是将纤维聚合材料与相变材料通过熔融复合纺丝法制备空调纤维。如张兴祥等[4]以聚丙烯为壁，聚乙二醇为芯采用熔融复合纺丝法制备的空调纤维具有很好的控温效果。王学海等[5]利用PBS与甲醛-三聚氰胺为壁，正十八烷为芯采用熔融复合纺丝制备空调纤维的相变焓值高达16.1 J/g。空调纤维纺制工艺的不断改善与进步，使得服装功能更加智能化。近年来，利用相变材料通过对服装面料表面直接进行涂层处理使得服装具有温度调节功能工艺也得到了一定的应用，并取得了较好的效果。

2.2 药用抗菌纤维制作保健抑菌服装

利用药用抗菌纤维制作具有保健功能的服装通过服装纤维中药用抗菌成分对身体起到保健，对细菌起到抑制作用。药用抗菌纤维的纺制工艺主要有3种：第一种，直接选用具有药用抗菌纤维进行纺纱、织造服装面料。郑丽莎等[6]通过测试罗布麻的叶、茎、根对白色念珠菌、大肠杆菌、绿脓杆菌及金黄色葡萄球菌的抗菌性，得出罗布麻中鞣质等酚类、黄酮类等对细菌均有抑制和杀灭作用。第二种，是将药用抗菌聚合物与其他纤维聚合物进行混合纺丝，使其纺制的复合纤维具有药用抗菌效果。如韩倩[7]利用纤维素纺丝液与提取的红花黄色素混合纺制备的功能性粘胶纤维，经对昆明种小鼠进行抗炎性能测试表明该种纤维具有较好的药用效果。第三种，是利用具有药用抑菌物质对纤维进行接枝，从而使得服装纤维材料获得药用抗菌效果。如牛梅[8]利用壳聚糖-载银二氧化硅与载银纳米二氧化硅对羊毛纤维进行抗菌接枝整理，经测试均取得了较好抑菌效果。

2.3 变色纤维制作隐匿防护服装

变色纤维的开发源于对仿生学的研究，具体是指纤维在受到辐射、水分、热、光等因素作用下发生颜色转变。目前，利用变色纤维材料制备的服装主要应用在军服与一些节目服装，当然还有一些为追求个性、时尚而专门定制变色服装的年轻人，如日本KANEBO公司利用变色纤维制作的T恤衫早在1989年就受到年轻人的追捧。

现实生活中应用最多的是温致变色和光致变色。温致变色作用机理是通过纤维内部的微胶囊结构在受到温度刺激后而进行颜色的转变，光致变色则是利用不同波长的光对纤维表面接枝的某些光敏感物质进行刺激使其进行色彩发生变化。温致变色和光致变色纤维的变色在大多数情况下是可逆的。东华大学利用聚丙烯与三甲基螺呃嗪共混纺丝制备的光敏纤维在紫外线照射下由无色变为蓝色，而去除紫外线照射后又由蓝色变为无色，具有良好的光照耐久性和耐洗性。除特殊变色材料制作的变色纤维外，模仿变色动物的变色机理是开发变色纤维一个重要方向。如模拟蛾角膜平行排列的圆锥结构设计的超微坑纤维，在光照条件下呈现黑色[9]。变色纤维材料在服装设计中的应用不仅丰富了服装的色彩，也为服装的功能性设计提供了一个重要方向。

随着技术的进步，新型功能纤维材料不断问世，如形状记忆纤维材料、耐撞击纤维材料[10]，在此就不再一一列举。

3 传感技术对功能性服装设计的影响

传感技术、通信和计算机技术并称信息技术三大支柱，传感技术在服装设计中的应用主要集中在传感技术对服装穿着后，对身体内部情况及外界环境的一种信息收集，并转化为能够进行评价的数字信号。传感技术收集信息的途径复杂多样，如震动、光学、电流、受力等均可作为信息收集途径。依据上述理论，不少设计师设计了功能多样的服装，下面就两种常见的传感器在服装中的应用进行介绍：

3.1 定位服装

定位服装主要是针对婴幼儿与老年人开发设计的，旨在为婴幼儿与老人的位置进行准确定位，防止走失。目前，定位服装的设计方式主要有以下几种：第一种，利用感应纤维织造服装面料，赋予服装具有定位功能，但该法在制作过程中感应纤维面料受到裁剪的限制，容易受到损坏；第二种，在服装中植入传感设备如IBeacon芯片、NFC芯片或GPS芯片等，从而使得服装具备定位功能，该法也是实际设计中最为常用的设计方法；第三种设计方法是综合上述两种设计方法，在使用感应纤维纺制的面料中加入定位传感芯片。目前，国内对智能定位服装的研究主要为江南大学的沈雷与东华大学的许武军。沈雷的课题小组[11]选择低功耗蓝牙的IBeacon元件作为传感定位核心，设计了近场定位儿童服装，经无障碍物与有障碍物测试均取得了较好的定位效果。许武军[12]的课题小组则是将GPS定位芯片与气压高度测量仪一起植入到消防服的设计中，大大提高了定位的准确性与所处环境的检测。未来传感技术在定位服装的应用必然是功能性服装发展的一个重点与热点。

3.2 健康监测服装

健康监测服装，顾名思义就是在服装上植入一些具有对身体健康指标进行收集功能的监测传感装置，汇总后进行评价。如INFINEON公司[13]依据服装内外温度差产生的电能强弱，进而对身体各部位的体温进行监测评价。生命衬衫公司[14]则是在服装的不同位置，如腹部、腋下等位置植入了微型传感设备，对各部位生命特征指标进行搜集和监测。还有一些健康监测服装则是通过功能纤维材料，如在不同温度条件下能够显示不同颜色的功能纤维织造而成的服装，来实现对穿着者不同部位体温的检测，同时大部分温致纤维变色是可逆的，提高了服装的实用性能。另外还有一些传感技术在监测服装类的典型应用，如梁超[15]自主开发设计的婴儿尿湿报警器，孟秀丽[16]开发的太阳能智能测压服等，在此不再一一列举。相信在不久的将来，健康监测服装必将成为寻常百姓家衣柜中的必备之物。

4 结语

功能性服装设计的兴起源于对新型纤维材料革新与传感新型技术的开发，再配以传统服装的色彩及款式设计，使其在满足服用性能的同时，兼具一定的功能性。因此服装设计师应更加注重现代科学技术与传统服装工艺设计的结合，为我国研发拥有自主产权的功能性服装品牌提供坚实的基础。