电子智能纺织品的发展现状及应用展望

陆春晓

通标标准技术服务有限公司杭州分公司 浙江杭州 310052

进入21世纪以来，学科间知识不断交叉融合，先进的科学技术在新型纺织材料中得到广泛应用。当前，纺织品正朝着智能化、交互式、功能高度集成化的方向发展，使得纺织品具有了对温度、热量、电磁场、位置、运动、力、辐射、湿度、生物活性等量等测量和感应功能，渴望在航天服、恶劣环境下的工作服以及运动休闲服饰中起到信息传递、信号反馈、生命保护等特定功能，故在航空航天、生物医学、休闲娱乐、体育运动、医疗保健等领域有着重要的应用前景和巨大的市场潜力。随着新材料新技术的不断问世，其纺织品必将会有很广阔的应用前景。

1 智能纺织品的概念及分类

1988年日本高木俊宜教授最早将信息科学融于材料构性和功能中，提出智能材料（SmartMaterials）。智能材料是指根据外部环境的变化，自身感知并做出判断，发出指令，执行和完成相应的行为，并且集自检测、自诊断、自监控、自矫正、自适应及自修复为一体的功能材料。根据智能材料的特性可将智能材料分为被动智能材料、主动智能材料和高级智能材料[1]。被动智能材料对外界条件只能感知，如压电材料、电流变体、磁流变体、光导纤维等；主动智能材料能够感知外界的刺激，并对刺激做出相应的响应与环境相协调，如光热致变材料、形状记忆材料、相变材料等；高级智能材料既能感知外界环境刺激并作出相应，还能自动调节以适应外界环境的条件和刺激，如集机械、电子、纺织于一体的材料等。

2 具有潜力的新型智能纺织材料

（1）永远不会变干的材料。由聚合物和水制成的材料，可导电且不会变干。应用领域：可以用于制作人造皮肤以及具有仿生功能的柔性机器人。

（2）让皱纹消失的材料。将这种细腻而柔滑的聚合物涂在皮肤上，能够瞬间拉紧皮肤、消除下垂，在不知不觉间让皱纹消失。应用领域：在护肤品开发和皮肤病治疗方面具有良好应用前景。

（3）人造蜘蛛丝。细菌被喂食糖、盐和其他微量营养素以产生丝蛋白质，然后将这种蛋白质变成细粉末，制成纤维、复合材料等。应用领域：纺织材料、医疗和飞机船舶制造等领域。

（4）仿生塑料。该材料是从丢弃的虾壳中提取的壳质和来源于蚕丝的丝素蛋白组成，复制了昆虫表皮的强度、耐久性和多功能性。应用领域：可用于制造迅速降解的垃圾袋、包装材料和尿布。作为一种特别坚固的生物相容性材料，它也可用于缝合承受高负荷的伤口，例如疝修补或作为组织再生的支架[2]。

（5）自修复（愈合）材料。自修复材料是一种可以感受外界环境的变化，集感知、驱动和信息处理于一体，通过模拟生物体损伤自修复的机理，在材料受损时能够进行自我修复的智能材料。应用领域：军用装备、电子产品、汽车、飞机、建筑材料等领域。

（6）Karta-Pack（棉纤维）。100%的回收材料，来自废弃的牛仔裤和T恤，兼具棉的质感和塑料的刚性。应用领域：高端包装、家具设计等。

（7）柔性电池。该柔性电池由纤维纺制而成，弯曲性能好，可以在不影响其性能的情况下弯曲几千次。应用领域：是未来智能服装、电子纺织品、可穿戴设备以及可变形移动设备的完美选择。

（8）生物质来源的可生物降解的纺织品。利用藻类、细菌、真菌、酵母等活体生物制造可生物降解的纺织品，创造环境友好材料，将服装行业从浪费和污染中解脱出来。应用领域：服装、纺织。

（9）高强生物材料。该材料由源自木材和植物体的纤维素纳米纤维制成，最终结构的拉伸模量为86GPa，拉伸强度为1.57GPa，比蜘蛛丝强度高8倍，而且可生物降解。应用领域：用作塑料和其他不可降解物体的绝佳替代品。

（10）石墨烯气凝胶。坚固有弹性且质轻，可以吸收高达自身重量900倍的油脂。石墨烯气凝胶密度0.16mg/cm3，比氦气轻，仅为氢气密度的两倍。应用领域：清理海洋石油泄漏，或作为一种非常有效的保温材料。

（11）真菌泡沫。由植物秸秆、水稻和小麦壳等农作物废料与蘑菇的根部粘结在一起制成的菌丝体。应用领域：用作汽车保险杠、门、顶盖、发动机舱、汽车行李箱衬层、仪表盘以及座位的石油基塑料泡沫替换物。其他潜在用途包括桌面、冲浪板和服装。

3 未来智能纺织品的发展趋势

在目前智能纺织品的开发过程中，坚持的理念是针对某些特定的功能要求，结合相应的功能或智能纤维，以及其他智能材料，以织造或整理的形式加工成或引入到纺织品中，从而开发出能够满足用户需求的纺织品[3]。智能纺织品能够实现的关键是多种技术的相互融合，随着纺织科学技术的发展，智能纺织品的功能将会更加的完善，它的发展主要有以下几个方向：

（1）多功能化：目前智能纺织品的技术还没有实质性的突破，还不能实现一物多用的智能纺织品，而随着科学的不断进步，多功能的智能纺织品将会陆续的出现。

（2）易于穿着。智能纺织品的出现就是为人类生活的方便服务的，所以要便于穿戴，提高智能纺织品的舒适性，使其可以像普通织物一样可以洗涤，整理。

（3）低成本化。智能纺织品的研究应当朝着低成本的方向发展，采用低成本的组合技术，从而适应不同层次的消费者。

（4）绿色环保。电子智能纺织品存在的一个最大的问题就是它会像其他电子产品一样产生电磁波辐射，将来的智能纺织品应当尽量的避免这些电磁辐射，同时生产过程中要尽量的减少资源的浪费。

（5）美观性。为与时尚接轨，智能纺织品还必须注重它的美观性能，这样可以更好的迎合广大的消费者。

4 结语

智能功能纤维以及智能纺织品的研究开发工作已进入一个新的阶段，更注重高性能、高附加值。智能纺织品必须朝着多功能、易穿着、低成本、环保型、美观化的方向发展。预计到2020年，智能纤维和智能纺织品将成为世界纺织品市场的主流，而随人们生活水平的提高和智能纺织品需求的增长，其发展的前景将会非常的广阔。