◆仿生学与服装功能的拓展◆

文/冯宪 编辑/丙丁

服装是人类日常生活的必需品，它与人类接触十分亲密。在人类进化过程中，服装既是人类劳动创造的物品，也是适应自然环境条件变化的衍生品，穿着服装是人类与其他动物的根本区别之一。服装还是人类社会经济增长和文明演进的见证，它伴随着社会的发展而发展，随着时代的进步而进步，能显现科技成果、传承文化。在当今社会，服装穿着的内容越来越丰富，从穿的舒适美观、富有个性，到穿的健康安全、便捷方便，体现出人类追求美好生活的愿望，同时还需满足人们突破自然环境束缚，赢得更大活动空间的追求。服装功能多样化的需求便出自于此。而仿生学的引领及仿生技术的推广应用，可以进一步推进服装面料研发的创新，不断拓展新功能。

一、仿生学的起源及原理

通过长期劳动与相互合作，人类产生了思维和语言交流能力，具有一定的创造能力，可以通过模仿其他生物的一些特征或特性来提高自身适应自然环境的能力。一般认为，模仿是仿生学的起源，是人类最初的一种学习与创造行为。进入近代社会之后，人类这种向自然界其他生物模仿学习的方式继续延伸，涉及行业也不断增多，科技成果也层出不穷，并于二十世纪60年代诞生了仿生学这门学科。

所谓仿生学是指研究与效仿生物特征及一些特殊活动能力的一门科学，即通过了解生物的结构和功能原理，来研制新材料、新技术和新装备，推进技术进步，解决人类现实生活中碰到的难题，并不断提高适应能力和生活质量。“仿生”一词由美国科学家J·E·斯蒂尔于1960年发明，他将拉丁文bios（意思是“生命方式”）和nlc （词尾，意思是“具有……的性质”）组合在一起，成为一个新名词。而“仿生学”（Bionics）则是在希腊语言中具有生命之意的bion一词上，加上有工程技术涵义的ices词语尾缀而组成的新词语。

▲ 仿生学带来的成果

随着生产的需要和科学技术的发展，从20世纪50年代以来，科学家们已经认识到生物系统是开辟新技术、新材料的主要途径之一，自觉地把生物界作为各种技术思想、设计原理和创造发明的源泉。科学家运用化学、物理学、数学以及技术模型等方式对生物系统开展深入研究，生物学家和工程师们通过积极合作，努力将从生物界获得的知识用来改善原有的或新创造的工程技术、设备或材料。短短几十年，它的研究成果已经非常可观。仿生学的问世开辟了独特的技术发展道路，也就是向生物界索取创新思路和创新手段的道路，它大大开阔了人们的眼界，显示了极强的生命力。

二、仿生技术在服装领域的应用范例

从现代服装功能不断拓展这一视角出发，我们能够清晰地看到仿生学所带来的新变化与新成果，以及它所带来的对于人们生活方式与质量的改变，人类挑战自身极限的新突破。

1.松果型面料。由英国伦敦艺术大学时装学院与巴斯大学的研究员研制，它是一种能够自动排湿调温的智能服装面料。该织物分为两层结构，表面一层为尖状吸水层，尖条之间相隔只有二百分之一毫米，根据人体微环境的细微变化，这种尖状物会像松果鳞叶一样自动开合。当穿着者体温升高和排汗增加时，感应到水气的尖状物会自动打开透气透湿，并容许外面的空气进入，达到降温效果；而当穿着者停止流汗后，服装内外部温度和湿度平衡后，尖状物便会闭合，阻止空气进入。这种仿生服用面料大大增加了服装穿着的舒适度。

▲ 变色军装的由来

▲ 从荷花叶子得到的灵感

▲ 北极熊与蓄热型服装面料

2.会改变颜色的面料。由美国康涅狄格大学副教授雷格·佐青发明，该种面料通过模仿南美蜥蜴会改变皮肤颜色的功能，会根据外部环境条件变化，使得服装外表发生色彩上的变化，让穿着者与环境融为一体，起到蔽护作用。该种面料多用在军服制品上。

3.拒水自洁式面料。我国纺织科技工作者从荷花叶子“出淤泥而不染”的特点受到启发，研发出一种特殊的服装面料。通过利用纳米材料和技术进行处理，令服装面料表面产生一种类似荷花叶子表面所具有的“拒水、抗污染”的细微矗立的绒毛结构，穿着后可以有效地防止水滴、污物粘附。采用该种面料制成服装穿着后使用周期可以延长，具有环保节能等特殊功能。

4.蓄热型面料。纺织科技工作者通过研究北极熊皮毛“吸热、贮热”功效，研发了“蓄热型”保暖服用面料，大大提高冬季服装持续保暖的功能。最新成果以石墨烯材料为代表，用其制作的服装能在30秒内快速升温到40℃左右，恒温时间可持续3—5个小时，具有高效保暖效果以及轻巧、便捷的特点。

5.高性能泳衣。通过模仿鲨鱼皮制成，表面光洁度高，与水流的摩擦系数小，且不吸水，有助于运动员提高泳速，取得好成绩。

6.蛛丝防弹衣。国外纺织科技工作者通过分析蜘蛛吐丝成分，研制出强度超高的“蛛丝”纤维，与同样粗细的钢丝相比，其强度高出5倍，被称之为“生物钢”。用这种纤维织成布料，既轻盈、柔软又坚韧，能够制成性能优异的防弹衣。

上述这些范例表明，仿生技术在纺织服装行业技术创新研发方面是大有可为的，应用后能够不断提高服装材料性能，积极扩展新功能，研制出更多满足人类穿着使用需求、具有特殊功能的服装。

三、仿生学未来在纺织服装领域运用的重点方向

2013年9月，美国国会图书馆曾举办了一次有关如何确保人类文明持久性的专题研讨会。在这次会议上，数位美国国内顶尖学者和未来学家预言了在未来世纪可能出现的五大科学幻想，其中就包括仿生世界这一说法。与会专家、学者指出，未来生物学会进一步复兴，基因及仿生技术运用会越来越大众化。从纺织服装行业自身的技术进步和创新需要出发，未来生物化学品及生物纺织品的研发，应当成为纺织服装行业技术创新、产品创新发展的方向和重要内容。所谓生物化学品是指依靠生物物质，采用物理及化学方式演化而成的具有环境友好型及可持续发展特征的化工产品，在纺织服装生产领域多用于印染、整理和深加工处理方面；而生物纺织品则是指通过采用动植物再生或废弃物质乃至有益菌种研发的绿色纺织品，同样，它在环境友好及可持续发展方面也具有比较突出的优势。两者可统称为生物基产品。

无论是生物化学品，还是生物纺织品的研发，都离不开仿生技术。因为如果要利用好动物、植物，乃至微生物等各种生物物质，就必须了解其生存的基本条件；认识其生长、运动规律；掌握其构造、特点；寻求其可利用的长处，以及培育、加工、处理方式与手段的可行性。这些都属于仿生学研究、仿生技术运用的范畴。所以，今后在生物化学品及生物纺织品的研发和成果化推进过程中，仿生学及仿生技术是必不可少的、具有重要运用价值的技术，是纺织服装行业技术进步和产品创新的重要手段。

毫不夸张地说，仿生学及仿生技术在纺织服装行业的推广运用，关乎到整个行业的绿色、环保和可持续发展，其重点研究方向已经成为世界性科技领域的前沿问题。而仿生学、仿生技术等前沿科技研发方式与手段的运用，还能够激发创新思维，增添创新手段，促使更多新功能、新创意的材料研发出来，进一步实现服装功能多样化的拓展，更好地满足人们提高生活质量和美化生活的需求。

▲ 南美飞鼠与滑翔翼服装