基于环境保护的智能服装材料应用及发展趋势研究

薛颖 闫永忠 张媛媛 路迎峰 刘金婷 吴硕

【摘要】近年来随着科技、纺织技术的发展，智能服装的开发和应用得到了前所未有的关注。本文对智能服装的应用领域进行了梳理，指出了智能服装在穿着使用中存在的问题，并给出了相应的解决措施，对智能服装未来的发展进行了展望，这些对于开发新型智能服装产品和扩展其应用具有积极的参考价值。

【关键词】智能服装；应用；发展

智能服装材料，是指对外界环境（机械、热、化学、光、湿度、电磁等）或内部状态所发生的变化有感知并能做出响应，同时保留服装材料固有风格和服用性能的材料。智能服装区别于传统服装，是一个跨界的产品，需要结合科技、电子、通信、互联网、医学、材料学、纺织工艺、服装设计、服装制造等多个行业技术，并不只是生产一件衣服那样简单，智能服装应属于高科技新兴产业。

在智能服装发展的初期，当时的智能服装并不具备良好的可穿性，仅是科技价值实现的载体。到了二十世纪，人们开始意识到将时尚和智能材料融入智能服装设计的重要性，但是研究发展的进度相对缓慢，以致关于智能穿戴的关注点更多的在智能手环、智能手表、智能眼镜为载体的穿戴物上，对智能服装的关注度相对较弱，早期的智能服装主要应用于军工、医护和智能生活需求方面。

一、智能服装的应用

（一）防护领域

智能服装材料最早应用于军工领域，是波兰的一家公司开发出一种新型的液态粘稠材质，它能够承受极大的冲击力，比凯夫拉超强纤维更加强韧，这种液态粘稠材质可以制成防弹衣，用于军事作战，使子弹无法穿透，呈现出现实版的“钢铁侠”盔甲。

拒水抗污的材料应用于医护领域，利用纤维收缩形成蓬松的线圈保持较多的空气，以增大复合表面的拒液性能，为医护人员提供保护，免受血液病菌的侵害，高性能材料预防纤维不受损坏，使用更持久。

整合了压力传感器的智能鞋和鞋垫，可基于压力等参数进行精准的步态、能耗分析，一旦发现有发生运动损伤的潜在可能，即可进行预警，让使用者迈出的每一步都更健康。另外，融合了柔性织物传感器的智能穿戴服装，可以帮助用户做呼吸训练、改善睡眠以及进行睡眠呼吸暂停筛查等等。智能服装已经实现了“通讯”和“个体监测”的作用。未来，在核心算法、核心数据分析以及综合信息处理技术的帮助下，智能服装会充分发挥穿戴设备的深度智能，应用更加广泛。

（二）健康领域

随着人们的健康意识越来越强烈，智能服装材料被应用于健康管理领域。一些T恤、胸衣等智能衣物可以用来进行生物体征测量，对人体进行健康检测。如内置心率监测功能的智能文胸，用来进行监测肌肉锻炼、记录心率变化，起到比较准确的记录功能，通过与智能设备连接共享心率监测数据。穿着者通过App来针对自己的心率制定适合自己的健身计划，还可以通过蓝牙与智能手机、智能手表连接，实时查看自己的健康状况。

英特尔公司联手建筑学运动服装设计师Chromat推出两款“响应式服装”。其特别之处在于这两款智能服装搭载了英特尔那颗只有纽扣大小的硬件平台Curie。其利用传感器收集的心跳、体温等人体生理信号，并通过在衣服中集成的形状记忆合金进行衣服变形。这两款衣服在2016春夏纽约时装周上，得到了不俗的反响。

（三）生活领域

智能服装材料已渗透到人们的日常生活，增加了生活的情趣。2015年年底，爱家科技将石墨烯应用于服装上，以石墨烯作为发热载体，穿着者通过APP对披肩进行温控，这种材质不仅可以使衣物更加轻便柔软，甚至还能实现对温度的掌控，解决了普通披肩保暖性不足的问题，对于肩背部患疾的人群而言，可以针对某些部位进行集中的升温按摩。

高科技巨头谷歌公司宣布正在与全球知名的牛仔品牌Levis合作，以特别纺织的具有触屏控制功能的面料来制作智能服饰。这个由谷歌的先进技术项目部门研发的新技术被命名为“提花项目”，利用这项技术可将导电纤维嵌入任何类型的纺织品来制作智能化面料，还可以在衣物上加入超小型计算系统，将可穿戴技术融入牛仔裤、夹克、衬衣甚至内衣中，有了这项技术，任何采用纺织面料的物品，从服装到家具以及地毯等，都可以植入计算机触屏控制功能，使我们的生活更加充满乐趣。

二、智能服装的发展方向

随着社会的发展，科技的进步，智能服装的研发会越来越精准、细致，应用领域也越来越广泛。传统的智能服装穿着不舒适，功能单一，要想使智能服装长久的立足中国市场，服装企业必须进行转型升级，针对不同的人群开发设计不同功能的智能服装来解决某一项用户需要是智能服装的发展方向，真正做到智能改变生活，提高了人们的生活质量。

（一）多功能的智能服装

目前市场上的智能服装功能比较单一，随着电子技术的发展，智能服装逐渐向多功能转化，一件服装可以同时监测心率，还可以通过内置的电子芯片对环境进行检测，显示当天的空气雾霾指数，方便人们进行外出的防护，衣袖上面可以通过按钮进行音乐播放及定位，并使传感器和执行元件与服装一体化，达到真正的融合。

国内安润普的科技公司，就以其独特的SOFTCEPTORTM柔性传感技术研发出智能服装，柔软度接近人体皮肤，能灵敏捕捉人体内外细微的形变、压力变化等，感应监测人体呼吸、心率、腰围、肌肉维度、情绪变化等数据，作为健康、保健、美容、美体等客观指标，将对人的关爱置于无声无息的日常穿戴中。

（二）柔软的智能服装

利用智能纤维的柔软性，开发出柔软织物，解决了智能服装穿着的不舒适感，除了织物传感器，柔性织物电路板也得到了很大进展。把预先拉伸的弹性纱及绝缘金属纤维编织到织物结构中，研制出的新型织物电路板，像普通布料一样耐用、透气、柔软且易于改变形态，亦可拉伸及洗涤。这种织物电路具有良好的电稳定性和少于1%的相对电阻变化，它不但耐受水洗及容易拉伸，而且通过多种极端使用情况的测试，包括抵御300%单向拉伸及150%三维冲击测试，更有超过百万周期的使用寿命。这些柔性传感器和电路板，组成了智能面料，它们有的能够测试力、压力、形變，有的能够测试人体的生物电信号，从而为医生、运动教练等实时监测病人、运动员训练的生命体征提供了条件，真正做到了穿着的舒适性和运动的随意性。

（三）可水洗的智能服装

智能服装的数据采集功能可以长时间连续使用，在确保用户舒适的前提下，无干扰地获取所有数据，一些智能面料已经实现水洗、机洗，和普通衣物的维护一样简单，这将大大提升用户体验。科学家们开始致力于研究能够感知周围环境，包括电、光、热等的智能面料，目前比较成功的为具有微小化和柔性化的织物传感器。通过良好的基材选择，该传感器具备感应外界应变和压力等功能，具有柔性、大变形、可重复性、耐疲劳性等优势。

（四）价格亲民的智能服装

智能服装因为内部植入了一些高科技的电子元件技术，价格普遍偏高，随着智能纺织技术的发展，科学家们也考虑到了这一点并开始寻求可替代的一些智能设备，以智能纺织材料制成的柔性传感器技术为例，这种技术将碳基导电材料植到弹性织物基底上，可随着织物的拉伸、回弹等形变产生电信号变化，结合独特算法对电信号进行分析、处理，从而实现传感功能。这种能够导电的柔软织物外观看起来和普通布料一样，能水洗、甩干、烘干，这样大大降低了服装的使用成本和后期的维护费用，智能服装变为老百姓穿得起的高科技，更加亲民。目前，研发这项技术的团队已经开发了一款智能文胸，穿上它便可以监测女性的运动、呼吸、心率、情感状况；还有一款智能腰带受到减肥人士的关注，戴上它，可以每天监测自己的腰围变化，系统会适时提醒你注意控制饮食，加强运动。

三、智能服装的发展展望

随着科技的发展，服装已突破了原有的保温和美化的范畴，正在走向功能化与智能化。智能服装的出现是人类服装史上的一次革命性变化，它的出现对纺织服装业的发展有重大意义，并将产生深远的影响，以后人们短期的出行，一件智能服装就可以帮你搞定所有，变为生活中不可或缺的一部分。随着智能服装的快速发展，一些后期的使用问题也随之而来：一是智能服装中的电子元件及导电纤维的使用寿命是否能够维持服装得穿用时间。二是智能服装中电子元件因电容和电感引起的电磁波干扰，对服装的使用产生的影响怎么去维护后期保养。三是服装的更新换代比较快，人们对服装的品位和审美也发生着变化，智能服装的回收再利用也应当引起我们的重视，有些电子技术元件对环境会产生污染，不可再生降解，容易造成资源的浪费。最好有专门的机构能够进行回收，重组再利用，不仅能节约能源，更符合我们新时代的绿色环保主题。

智能服装的出现，促进了服装行业的发展，也扩展了智能化的领域，使智能化的理念通过穿衣深入到人们的日常生活中。未来我国智能服装的研发会更加成熟，更关注服装与技术之间的交互作用，了解市场需求，逐渐转化为以技术为中心到以用户为中心的研发模式。相信不久的将来，智能服裝会掀起一层新的时装浪潮，在世界服装舞台上大放光彩。