纺织物的功能与舒适性研发趋势

文/胡雅鑫

将高性能和多功能融合到纺织物中的计划，最早是由美国国防市场人士支持发起的。美国联合军种轻型集成配套技术部（JSLIST）采用了最先进的技术材料，旨在为军人提供保护。该部门为实现织物功能多样化，集散热性、耐磨性、可洗性和其他功能于一体付诸长期的努力。此外，美国国防部也关注技术纺织物更多的其他功能，如自洁性等。这是最初的功能纺织品开发阶段。

而今，创新的功能纺织物五花八门，如使用功能涂层、利用纤维开发软复合材料、使用含有软纤维材料，有机纺织物和金属丝的复合材料以及用电子合成的，应有尽有。这些附加成分使纺织物具备了各种性能，功能化变得日趋强大。然而，要让消费者满意，功能纺织物还须涵盖可穿戴性、可水洗性、耐用性、舒适性和排湿性等基本功能。这对功能纺织业是另一挑战。

功能织物的联合研发渐成气候

美国纺织化学家和色彩师协会(AATCC)年会最近在南卡州格林维尔市举行，会上重点讨论了功能纺织物材料领域的应用。海格材料公司(HeiQ Materials AG)作为特邀嘉宾也参加了此次会议，该公司是瑞士联邦理工学院(Swiss Federal Institute of Technology)的一家分支机构。

海格公司之所以受邀赴会只因他们曾与澳大利亚迪肯大学合作，研发出一款特殊的短纤聚合物(SPF)。该公司表示，这种短纤维是市场上可找到的最小纤维，长度从1微米到1000微米不等，直径从0.1微米到5微米不等，可用来对传统纺织物进行表面处理。短纤维的线性结构使之可与功能化的基底材料完全融合，从而提高纺织物的耐久性。与之同时，迪肯大学也一直致力于纤维粉末(如羊毛)多种功能的应用研究。因此他们一拍即合，联合研发出这类特殊的短纤维。

通过仿生获得设计灵感

随着新型生物基纤维的需求日益增加，美国伊士曼化学公司(Eastman Chemical Co.)用旧理念开发新材料，以改进织物功能。他们也研发出一种纤维，称为Naia™。因其具有热定型性，光滑且因吸湿性而让人感觉舒适。它介于热塑性合成材料和天然纤维(如棉花)之间。这种生物基纤维与天然合成纤维的混合，具有良好的手感和质感。

生物工程和分子生物学技术在研发涂料和纤维方面意义十分重大。纺织物已成功仿制荷叶表面的超疏水性。这种功能在防护服装应用中不可或缺，它能使有毒化学物质迅速从纺织物表面脱落。博尔特生物纺织公司（Bolt Threads）就是一例，他们成功研发出一种生物方法，即重组丝蛋白技术，并顺利地实现了商业化。该技术受蜘蛛灵感的启发，他们利用分子生物学方法分离出DNA，使之在酵母中存活，酵母发酵后产生丝粉，丝粉可湿纺成细丝。这一技术强调，研发生物性功能纺织物必须具有高效性和多样性。

另有利用仿生学技术研发新型软材料的项目。美国康奈尔大学和马萨诸塞州海洋生物实验所研究人员在设计迷彩服材料时从章鱼等头足类动物获得灵感，研发出一种合成结构，这种结构可快速从二维结构转变为三维形状，能像章鱼那样很好地适应环境。

利用细菌衍生物提取色素

隶属于韩国国立蔚山科学技术研究院(UNIST)、韩国陶瓷工程与技术研究院(Korean Institute of Ceramic Engineering and Technology) 和韩国佑美公司（Yeejoo Co.）一家机构企业合作小组，通过利用紫色杆菌素（一种细菌色素）获得抗菌性能。紫色杆菌素是一种吲哚衍生物，是天然细菌(如嗜铬菌属)制成的一种紫色色素，具有抗菌和抗寄生虫的特性。涂有这种色素的织物，对抗甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)和耐多药金色葡萄球菌均有良好的效果。该技术研究院称，这种织物能有效抑制99.9%的耐甲氧西林金色葡萄球菌和其他超级细菌的生长。从而，人类首次研发出有效利用细菌色素作为涂层剂，并赋予织物抗菌性能的技术。

科学家也利用增加生物分子来促使织物功能升级的技术，他们发现，若在棉花表面添加葡萄糖分子，能提升棉花的功能性。事实上，利用转基因技术开发“BT棉”的先驱，将一种称为苏云金芽孢杆菌的基因植入棉花中，能有效对付棉铃虫，使棉花产量节节攀升。

功能织物的可穿戴性

可穿戴织物近来已成为纺织业的热词，这显示该领域的发展进步，但糟糕的透气性和舒适性以及较高的价格都降低了消费者的接受度。从研究层面看，投资基金会和研究人员对此领域颇有兴趣也有投资倾向。美国康奈尔大学范金图教授实验室（Professor Jintu Fan’s laboratory）与金闵季（Minji Kim）教授就是其中之一，他们探讨了如何将聚偏氟乙烯(PVDF)等压电聚合物制成的纳米纤维垫子和压电陶瓷相结合，研发出一种舒适的、压电效果更好的材料。也有研究人员借鉴物理学中电子束气相沉积等方法研发柔性可穿戴织物。美国佐治亚大学苏拉·沙玛（Suraj Sharma）教授研发出一种由镀银的聚偏氟乙烯和压电纳米纤维制成的纺织物，可用于收集能量。哈佛大学正进行一个有趣的项目，该项目利用软机器人来提高人类的各种性能。北卡州立大学哈桑·沙哈里尔（Hasan Shahariar）教授曾发表一篇演讲，主题是如何解决可穿戴电子纺织品灵活性的问题，在演讲中他强调了导电介质墨的优点。

纺织材料的创新功能

从可穿戴纺织品的最新报告中业界可得出这样的结论，越来越多的相关项目正在进行，旨在保留织物原有功能的同时要解决舒适性的问题。医用纺织品的生物杀灭功能和微生物抗药性的研究也为研究人员提供了一片探索的沃土。虽然卤胺化学已取得商业成功，但加州大学戴维斯分校专家对将这种化学物质用于熔融可纺纤维的研究进行了持续、详细的探索，其成果也见诸报端。美国农业部(USDA) 新奥尔良实验室文森特•爱德华兹(Vincent Edwards)一直致力于如何操控亲水性纤维和其他纤维与灰棉的混纺，从而提高灰棉的性能。美国农业部一直在探索棉花的多种应用，如止血敷料等等。纺织材料与电子、涂料、金属和无机物等材料的结合使用增强了自身功能的多样性。然而，纺织品最核心的功能是舒适性，一旦缺失，那么商业成功以及消费者认可也都无从说起。在推动功能穿戴发展的同时，技术纺织还任重道远，而首选问题仍是舒适性。