浅谈pH敏刺激响应智能纺织面料在儿童玩具设计中的应用

杨雪晴 史梦琦 尚修萱

摘 要：随着科技的快速发展，人们开始关注纺织面料的智能、环保与可持续发展。在技术信息时代中，家长对于儿童玩具的要求也在不断更新，使用新型材料制作而成的玩具，成为了当前热门的话题。文章通过技术讲解和优势举例，对pH敏刺激响应智能纺织面料在儿童玩具设计中的应用作出探讨。

关键词：智能纺织面料;pH敏感;儿童玩具;设计

pH敏刺激响应智能纺织面料的概述及现状

学术界最早对相关领域的关注可追溯到2012年英国《染色技术》，文中表明新型酸致变色染料的研发是当前染色工作者正在积极探索的一个课题，并提到纺织品pH值传感器是一项有发展潜力的新型材料。2012以来相关pH值致变色纺织品的研究与发展引起了学术界广泛的研究兴趣，并已证明通过传统的染色技术使用pH指示剂染料染色棉织物来设计一种pH感应器是可行的。

2016年8月31日浙江科艺纺织有限公司的沈建明、蘧孝玲申请了相关发明专利，发明名称为：一种pH敏感变色面料，公布日为2017年3月22日。该发明中采用大然的植物中的色素作为画料中的pH指示剂，对其变色原理做出如下解释：pH敏感变色面料是指随pH值变化颜色发生可逆变化的功能面料，其变色原理是涂料中存在pH指示剂，在中性条件下，pH指示剂不显色，显示基布底色;在酸性或碱性条件下，pH指示剂颜色发生变化，从而影响布料颜色的变化。再通过将涂料与浆料混合印在面料上，可制成在酸性、中性和碱性条件具有不同颜色的布料，pH 敏感变色面料不仅能够在不同酸碱度下呈现出变换的颜色及图案效果，而且还能帮助人们及时感知环境的变化，使人们在面对环境变化时，做出及时的调整。[1]对相关具体实施方式、实验方法也做出了初步的研究方向的说明。

在2017年的纺织学报中《姜黄染色织物的pH值敏感变色性能》一文中具体对pH值对姜黄染色织物颜色变化的影响做出了实验展示并说明了相关原理：植物染料姜黄的主要成分姜黄素分子在碱性条件下会电离成阴离子，引起颜色变化;提取液在酸性条件时呈黄色，碱性条件下，呈红棕色。

pH敏刺激響应智能纺织面料的应用前景

随着人们生活水平及审美趣味的提高，对玩具、服装等各个领域内相关纺织产品的追求也逐步提升。消费者的需求不仅聚焦于产品的颜色、质地、款式等方面，也开始更多关注可持续性、环保价值、趣味性等相关参数。随着科技的发展，越来越多新创意新想法得以实现，产品必然将呈现越来越多样化的发展趋势。

据目前学术界相关研究成果可知：pH敏刺激响应智能纺织面料多采用天然植物中的色素作为画料中的pH指示剂，在安全性方面，具有亲和力高、安全无毒、等特性;在生产成本方面，原料价格较低，来源相对广泛，且变色面料制备工艺较适合工业化生产。pH敏刺激响应智能纺织面料的丰富变化能够提升相关产品的趣味性，从而提高人们的生活情趣。据已有的相关研究表明该技术可以用作传感器、警示等用途，具有广阔的应用前景。目前该技术暂未投入大量生产使用中，尚处于开发状态，技术更加成熟后，将在各个领域中得到广泛的应用。

pH敏刺激响应智能纺织面料在儿童玩具中的应用

（一）利用技术特性充分融入玩法，让孩子“玩中学”

玩玩具对学龄前儿童来说，既是不可或缺的活动也是启蒙教育的开始。让孩子从玩中学习已成为了很多家长购买玩具的重要原因之一。然而现有的各种学习类玩具大多存在“为学而玩”的硬伤，娱乐性不够，容易引起儿童的反感甚至起到反作用。因此，儿童学习类玩具首先要提高可玩性，才能让儿童在潜移默化中接触知识。

除产品本身之外，给儿童营造一个游戏氛围也可以提高儿童对玩具的好感度。pH敏刺激响应智能纺织面料就是一个很好的媒介，它自身的化学反应和纺织品这两项元素可以转化为化学知识与布料设计知识。“颜色可变”这一特点，又提供了能将其运用在儿童绘画玩具中的可能性。如果利用这些特性给儿童设计一个角色扮演的游戏模式，让他们在“过家家”的氛围中使用玩具就可以学习到相关知识。

（二）注重载体材料选用，让孩子“安全玩”

在日益饱和的玩具市场中，除了功能之外，安全也是家长选择时会考虑的重要因素。该面料对酸碱变化的反应较为敏感，可以用生活中常见的醋及各种水果来配置溶液，部分此类面料还可水洗，这就能够实现布料的反复使用，使得儿童在家安全地进行小范围化学游戏有了进一步的可能。

目前市面上常见的pH相关化学类儿童产品多依赖于试纸及特制溶液。这样的产品搭配较为生硬且原料成分不明，一旦某样材料用尽，便不再能发挥作用。但如果将一块可反复使用的布料作为pH试纸、用生活中常见的食品制作溶液，就可以解决此类产品一次性的缺陷。另外，布料造型相对自由，儿童可以自己动手制作小件服装来学习相关的化学及服装设计知识，不会枯燥无聊，安全系数也很高。

（三）开发可玩性与持续性，让孩子“玩不腻”

由于学龄前儿童想象力丰富，新颖程度及可玩性、持续性就成为了衡量一款玩具是否受欢迎的重要标准。目前市场上的儿童玩具偏向于绑定式销售，如换装类芭比娃娃需同时购买配套的娃娃模型才能顺利换装。而pH敏刺激响应智能纺织面料可以运用在各种纺织品上，适合做“增量式”的产品，即无需购买固定模型就能自己动手做小服装，这就给儿童及家长提供了更多个性化选择的空间。

以市面上在售的儿童涂鸦公仔举例，它们只具备涂鸦和可清洗功能，无法向儿童普及知识，且玩具造型单一。但如果使用pH敏刺激响应智能纺织面料，儿童就可以自己制作相应的服装套用在他们喜欢的玩偶上，既能锻炼相应的裁剪、缝纫能力，又能通过pH变色来让儿童自己配置溶液在服装上绘制图案。在学习化学知识的同时，满足儿童的设计欲望，才能让他们玩不腻。

总结

就目前来看，pH刺激响应智能纺织面料的应用前景广阔，使用在儿童玩具产品上也能较好地发挥其特性，在玩法和造型上加以设计就能够给儿童和家长带来较为新颖的体验。然而，将该技术实际应用在儿童玩具上还需要一定的时间，如何让布料稳定显色及如何大批量生产从而降低制作成本等问题仍待解决。此外，如果要用于制作儿童用品，还要进一步加强涂层本身的安全性、不断开发其他形式的产品线。希望通过技术的不断改良，我们可以早日看到适合儿童使用的新型玩具。

参考文献：

[1]浙江科艺纺织有限公司.一种pH敏感变色面料：CN201610770313.4[P].2017-03-22.

[2]陈莉，李潇.姜黄染色织物的pH值敏感变色性能[J].纺织学报，2017，38（4）：80-84. DOI：10.13475/j.fzxb.20160404905.

[3]田玉玲，孙晓竹，朱利民.pH指示剂染料染色棉织物的各项性能分析[J].印染助剂，2015，（5）：45-48，52. DOI：10.3969/j.issn.1004-0439.2015.05.012.

[4]何叶丽.纺织材料的pH值敏感型染料及其应用（二）[J].印染，2012，38（16）：54-55. DOI：10.3969/j.issn.1000-4017.2012.16.015.