智能纺织品的应用现状及其研究趋势

文/孙杰 李伟松 沈锦玉

随着5G时代的到来，互联网、物联网的急速发展，信息互通，万物互联将成为现实，所有的东西将会获得语境感知，在这其中，智能纺织品的出现就是最具有发展潜力和应用价值的领域之一。智能纺织品的研究开始于20世纪六七十年代，是纺织领域的新的力量，它以独特的产品特性为传统纺织品注入了新的力量。

1 智能纺织品的定义

智能纺织品是从纺织纤维类消费中派生出的新型纺织品，这类纺织品可以对外界条件做出感应和反应，同时还保留着纺织材料、纺织品的风格和技术特征。智能纺织品研究最早始发于20世纪20年代美国，1929年美国 Marsh等人开发了具有干湿折皱回复功能的纤维素织物，被认为是最早的智能纺织品[1]，20世纪80年代后，日本学者高木俊宜教授提出了智能材料的概念，智能材料是根据外部环境的变化，自身感知并做出判断的一种功能材料[2]。进入20世纪90年代后，随着电子、化学、生物、医学等多学科的发展，智能纺织品的概念也更加多元复杂，定义也变得宽泛，涵盖了各种具有不同附加值的非传统型的，具有交互功能的实现新的或者非商品性应用的纺织品。

智能纺织品源于智能材料，随着智能纺织品的快速发展，智能纺织品的定义也将不断发展完善，因此设定一个准确的定义投入太多并没有多大意义[3]。

2 智能纺织品的发展历程

智能纺织品的研究工作起始于美国和日本，最早开始于军事领域以及功能性纺织品领域，后来随着新材料、电子技术的应用普及，大量的智能纺织品应运而生，使纺织品逐渐从服装家用领域拓展到功能性纺织品领域再到智能纺织品领域的飞跃，大大拓宽了纺织品的概念范围。同时在智能纺织品领域，根据技术成熟度的不同，智能纺织品的发展历程经历了3个时期[4]：智能纺织品1.0、智能纺织品2.0、智能纺织品3.0，每一个新阶段并不是简单意义上的取代上一个阶段，而是为上一个阶段增加了新的内容、新的方式和新的方法。智能纺织品1.0时期的智能纺织品仅能对环境条件下的变化或刺激做出感应。2.0时期的智能纺织品兼具感应和驱动功能，具有形状记忆、变色、防水透气、蓄热、调温、吸湿、电加热织物。3.0时期的智能纺织品可以感应、驱动、自动对环境或刺激采取行动，有知觉、有推理，还有执行。

3 智能纺织品的应用现状

通过市场调研和文献资料分析，当前时期，智能纺织品应用市场日趋成熟，消费者的接纳程度日益提高，从不了解、不信任到感兴趣、积极尝试逐渐成为智能纺织品消费者的心理共识。目前智能纺织品主要应用领域有：医用保健领域、军事防护领域、娱乐体育领域和服装消费领域。智能纺织品的应用现状和分类比较，如表1所示。

通过表1可以看出，目前的智能纺织品主要应用在医用保健、娱乐体育领域，主要是发达国家消费者对于自身身体健康和心理健康的日益关注与重视，智能纺织品的出现很好地满足了这部分需要，进而极大地带动了在该领域的消费普及，且大部分研发生产地均为发达国家，相应的我国目前智能纺织品的研究和开发还处于起步阶段，相比欧美、日本等发达国家还有一定差距，这一差距的出现主要是欧美等国较早地开展多学科跨界融合，以及纺织产业的成功转型升级，我们国家进入该领域的研究时间较晚，同时纺织产业过多地关注服装、家用领域以及消费市场不足所致。同时可以看出，目前智能纺织品的生产研发中智能纤维以及织物与电子元件相结合的应用较多，大部分智能纺织品应用研究已经进入智能纺织品3.0时期，产品不仅具有纺织品的功能性，而且具有对外界环境反应和自动调节的智能性，进入真正意义上的智能时代。

4 智能纺织品发展面临的挑战

4.1 评价和检测标准

智能纺织品行业目前面临的亟须解决的首要任务和当务之急是建立一整套体系化的规范智能纺织品的评价标准，包括产品标准，方法标准，安全性标准，各国产品质量、贸易监管部门认可的实验室认证与评估体系，以及确定其在销售和市场开发时所用的智能纺织品标识，这些都直接影响智能纺织品的流通和对外贸易，决定着智能纺织品的市场能否健康可持续发展和突破贸易壁垒。

表1 现阶段部分智能纺织品应用现状总结

4.2 耐久性问题

智能纺织品多包含电子组件，如医疗保健用可穿戴智能纺织品、娱乐体育用智能纺织品等在使用中需要反复穿着，以现有的耐洗涤标准来测试智能纺织品的洗涤耐久性明显不够合理，该行业必须要找到一个创新性的方法来解决智能纺织品耐洗、耐折性能差的现实问题。

4.3 安全性问题

在安全性方面，一方面智能纺织品在使用过程，对于其中含有的大量芯片、电子元件的智能纺织品，其对人体的电磁辐射安全性、导电安全性、皮肤接触安全性等需要继续探讨，谨慎考虑。另一方面，随着大批量的不同用途的智能纺织品在结束生命周期后，进入回收、处理环节，可能对人体、土壤、水源以及空气造成的生态环境安全风险同样不容忽视。

5 智能纺织品的研究趋势

随着新材料、5G技术、物联网技术、3D打印、人工智能技术、生物技术等其他技术的快速发展，智能纺织品3.0将成为未来智能纺织品市场的主流。在当前和今后一个时期，智能纺织品的发展和应用主要将集中在以下几个方面：

（1）医疗保健类。不断增长的世界人口与人类寿命，可穿戴技术的进步将促使智能纺织品在医用保健领域的应用更加广泛，如针对身体残疾人员研发具有定位、路线追踪、问答和救助等功能的智能纺织品；针对老年人和儿童的特殊需求，研发具有呼救、生理状态监测显示及人体交互功能的智能纺织品。

（2）耐洗涤性及柔性化。智能纺织品的出现就是为人类生活的方便服务，所以研发便于穿戴，使其可以像普通织物一样耐洗涤、方便后整理，以及可以提高智能纺织品的舒适性，具备面料柔软且富有弹性功能的研究。

（3）安全性。智能纺织品的研究应当首先考虑产品安全性，注重对智能纺织品功能安全性、化学物质安全性、电池安全性、电磁辐射和生态环境安全性的技术研究，确保产品在使用过程中不会对人体健康造成伤害，废弃后对环境无害。

（4）标准化。智能纺织品有别于传统纺织品，涉及多个学科领域，是多种技术的相互融合，与现有的纺织类标准不相适应。未来，智能纺织品生产企业、科研机构、行业协会以及标准化组织应共同协作，加强标准、认证体系的研究，提高智能纺织品的标准化水平。

6 结语

智能纺织品是继功能性纺织品之后的技术含量更高，生产工艺更加复杂，产品性能更加多元，是真正意义上的高技术智能纺织品。未来，需要智能纺织品相关研究机构、生产企业、标准化机构多方合作，拓宽智能纺织品的应用范围，减少智能纺织品贸易壁垒，提升智能纺织品的产品质量和安全性，让更多的消费者了解，认可智能纺织品。与此同时，更多时尚和个性化的智能纺织品将应运而生，出现在我们的生活中，提高我们的生活质量，为我们带来更多便利，不断满足我们对纺织品智能化日益增长的需求，满足某些特种行业和特种场合的需要，提升我们对身体健康和生活愉快的幸福感，为我们的智能生活增添色彩。但同时智能纺织品领域的发展所面临的新挑战、新问题也将层出不穷，产品舒适性与安全性不足，产品质量检测与认证的缺失，产品市场监管与贸易壁垒仍将长期存在，需要政府机构、企业、科研院校各方凝聚力量共同协作，形成合力，将这一新兴产业做强。