智能紡織品的應(yīng)用現(xiàn)狀及其研究趨勢

文/孫杰 李偉松 沈錦玉

隨著5G時代的到來，互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的急速發(fā)展，信息互通，萬物互聯(lián)將成為現(xiàn)實，所有的東西將會獲得語境感知，在這其中，智能紡織品的出現(xiàn)就是最具有發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用價值的領(lǐng)域之一。智能紡織品的研究開始于20世紀(jì)六七十年代，是紡織領(lǐng)域的新的力量，它以獨特的產(chǎn)品特性為傳統(tǒng)紡織品注入了新的力量。

1 智能紡織品的定義

智能紡織品是從紡織纖維類消費中派生出的新型紡織品，這類紡織品可以對外界條件做出感應(yīng)和反應(yīng)，同時還保留著紡織材料、紡織品的風(fēng)格和技術(shù)特征。智能紡織品研究最早始發(fā)于20世紀(jì)20年代美國，1929年美國 Marsh等人開發(fā)了具有干濕折皺回復(fù)功能的纖維素織物，被認(rèn)為是最早的智能紡織品[1]，20世紀(jì)80年代后，日本學(xué)者高木俊宜教授提出了智能材料的概念，智能材料是根據(jù)外部環(huán)境的變化，自身感知并做出判斷的一種功能材料[2]。進入20世紀(jì)90年代后，隨著電子、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)等多學(xué)科的發(fā)展，智能紡織品的概念也更加多元復(fù)雜，定義也變得寬泛，涵蓋了各種具有不同附加值的非傳統(tǒng)型的，具有交互功能的實現(xiàn)新的或者非商品性應(yīng)用的紡織品。

智能紡織品源于智能材料，隨著智能紡織品的快速發(fā)展，智能紡織品的定義也將不斷發(fā)展完善，因此設(shè)定一個準(zhǔn)確的定義投入太多并沒有多大意義[3]。

2 智能紡織品的發(fā)展歷程

智能紡織品的研究工作起始于美國和日本，最早開始于軍事領(lǐng)域以及功能性紡織品領(lǐng)域，后來隨著新材料、電子技術(shù)的應(yīng)用普及，大量的智能紡織品應(yīng)運而生，使紡織品逐漸從服裝家用領(lǐng)域拓展到功能性紡織品領(lǐng)域再到智能紡織品領(lǐng)域的飛躍，大大拓寬了紡織品的概念范圍。同時在智能紡織品領(lǐng)域，根據(jù)技術(shù)成熟度的不同，智能紡織品的發(fā)展歷程經(jīng)歷了3個時期[4]：智能紡織品1.0、智能紡織品2.0、智能紡織品3.0，每一個新階段并不是簡單意義上的取代上一個階段，而是為上一個階段增加了新的內(nèi)容、新的方式和新的方法。智能紡織品1.0時期的智能紡織品僅能對環(huán)境條件下的變化或刺激做出感應(yīng)。2.0時期的智能紡織品兼具感應(yīng)和驅(qū)動功能，具有形狀記憶、變色、防水透氣、蓄熱、調(diào)溫、吸濕、電加熱織物。3.0時期的智能紡織品可以感應(yīng)、驅(qū)動、自動對環(huán)境或刺激采取行動，有知覺、有推理，還有執(zhí)行。

3 智能紡織品的應(yīng)用現(xiàn)狀

通過市場調(diào)研和文獻資料分析，當(dāng)前時期，智能紡織品應(yīng)用市場日趨成熟，消費者的接納程度日益提高，從不了解、不信任到感興趣、積極嘗試逐漸成為智能紡織品消費者的心理共識。目前智能紡織品主要應(yīng)用領(lǐng)域有：醫(yī)用保健領(lǐng)域、軍事防護領(lǐng)域、娛樂體育領(lǐng)域和服裝消費領(lǐng)域。智能紡織品的應(yīng)用現(xiàn)狀和分類比較，如表1所示。

通過表1可以看出，目前的智能紡織品主要應(yīng)用在醫(yī)用保健、娛樂體育領(lǐng)域，主要是發(fā)達國家消費者對于自身身體健康和心理健康的日益關(guān)注與重視，智能紡織品的出現(xiàn)很好地滿足了這部分需要，進而極大地帶動了在該領(lǐng)域的消費普及，且大部分研發(fā)生產(chǎn)地均為發(fā)達國家，相應(yīng)的我國目前智能紡織品的研究和開發(fā)還處于起步階段，相比歐美、日本等發(fā)達國家還有一定差距，這一差距的出現(xiàn)主要是歐美等國較早地開展多學(xué)科跨界融合，以及紡織產(chǎn)業(yè)的成功轉(zhuǎn)型升級，我們國家進入該領(lǐng)域的研究時間較晚，同時紡織產(chǎn)業(yè)過多地關(guān)注服裝、家用領(lǐng)域以及消費市場不足所致。同時可以看出，目前智能紡織品的生產(chǎn)研發(fā)中智能纖維以及織物與電子元件相結(jié)合的應(yīng)用較多，大部分智能紡織品應(yīng)用研究已經(jīng)進入智能紡織品3.0時期，產(chǎn)品不僅具有紡織品的功能性，而且具有對外界環(huán)境反應(yīng)和自動調(diào)節(jié)的智能性，進入真正意義上的智能時代。

4 智能紡織品發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

4.1 評價和檢測標(biāo)準(zhǔn)

智能紡織品行業(yè)目前面臨的亟須解決的首要任務(wù)和當(dāng)務(wù)之急是建立一整套體系化的規(guī)范智能紡織品的評價標(biāo)準(zhǔn)，包括產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，方法標(biāo)準(zhǔn)，安全性標(biāo)準(zhǔn)，各國產(chǎn)品質(zhì)量、貿(mào)易監(jiān)管部門認(rèn)可的實驗室認(rèn)證與評估體系，以及確定其在銷售和市場開發(fā)時所用的智能紡織品標(biāo)識，這些都直接影響智能紡織品的流通和對外貿(mào)易，決定著智能紡織品的市場能否健康可持續(xù)發(fā)展和突破貿(mào)易壁壘。

表1 現(xiàn)階段部分智能紡織品應(yīng)用現(xiàn)狀總結(jié)

4.2 耐久性問題

智能紡織品多包含電子組件，如醫(yī)療保健用可穿戴智能紡織品、娛樂體育用智能紡織品等在使用中需要反復(fù)穿著，以現(xiàn)有的耐洗滌標(biāo)準(zhǔn)來測試智能紡織品的洗滌耐久性明顯不夠合理，該行業(yè)必須要找到一個創(chuàng)新性的方法來解決智能紡織品耐洗、耐折性能差的現(xiàn)實問題。

4.3 安全性問題

在安全性方面，一方面智能紡織品在使用過程，對于其中含有的大量芯片、電子元件的智能紡織品，其對人體的電磁輻射安全性、導(dǎo)電安全性、皮膚接觸安全性等需要繼續(xù)探討，謹(jǐn)慎考慮。另一方面，隨著大批量的不同用途的智能紡織品在結(jié)束生命周期后，進入回收、處理環(huán)節(jié)，可能對人體、土壤、水源以及空氣造成的生態(tài)環(huán)境安全風(fēng)險同樣不容忽視。

5 智能紡織品的研究趨勢

隨著新材料、5G技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、3D打印、人工智能技術(shù)、生物技術(shù)等其他技術(shù)的快速發(fā)展，智能紡織品3.0將成為未來智能紡織品市場的主流。在當(dāng)前和今后一個時期，智能紡織品的發(fā)展和應(yīng)用主要將集中在以下幾個方面：

（1）醫(yī)療保健類。不斷增長的世界人口與人類壽命，可穿戴技術(shù)的進步將促使智能紡織品在醫(yī)用保健領(lǐng)域的應(yīng)用更加廣泛，如針對身體殘疾人員研發(fā)具有定位、路線追蹤、問答和救助等功能的智能紡織品；針對老年人和兒童的特殊需求，研發(fā)具有呼救、生理狀態(tài)監(jiān)測顯示及人體交互功能的智能紡織品。

（2）耐洗滌性及柔性化。智能紡織品的出現(xiàn)就是為人類生活的方便服務(wù)，所以研發(fā)便于穿戴，使其可以像普通織物一樣耐洗滌、方便后整理，以及可以提高智能紡織品的舒適性，具備面料柔軟且富有彈性功能的研究。

（3）安全性。智能紡織品的研究應(yīng)當(dāng)首先考慮產(chǎn)品安全性，注重對智能紡織品功能安全性、化學(xué)物質(zhì)安全性、電池安全性、電磁輻射和生態(tài)環(huán)境安全性的技術(shù)研究，確保產(chǎn)品在使用過程中不會對人體健康造成傷害，廢棄后對環(huán)境無害。

（4）標(biāo)準(zhǔn)化。智能紡織品有別于傳統(tǒng)紡織品，涉及多個學(xué)科領(lǐng)域，是多種技術(shù)的相互融合，與現(xiàn)有的紡織類標(biāo)準(zhǔn)不相適應(yīng)。未來，智能紡織品生產(chǎn)企業(yè)、科研機構(gòu)、行業(yè)協(xié)會以及標(biāo)準(zhǔn)化組織應(yīng)共同協(xié)作，加強標(biāo)準(zhǔn)、認(rèn)證體系的研究，提高智能紡織品的標(biāo)準(zhǔn)化水平。

6 結(jié)語

智能紡織品是繼功能性紡織品之后的技術(shù)含量更高，生產(chǎn)工藝更加復(fù)雜，產(chǎn)品性能更加多元，是真正意義上的高技術(shù)智能紡織品。未來，需要智能紡織品相關(guān)研究機構(gòu)、生產(chǎn)企業(yè)、標(biāo)準(zhǔn)化機構(gòu)多方合作，拓寬智能紡織品的應(yīng)用范圍，減少智能紡織品貿(mào)易壁壘，提升智能紡織品的產(chǎn)品質(zhì)量和安全性，讓更多的消費者了解，認(rèn)可智能紡織品。與此同時，更多時尚和個性化的智能紡織品將應(yīng)運而生，出現(xiàn)在我們的生活中，提高我們的生活質(zhì)量，為我們帶來更多便利，不斷滿足我們對紡織品智能化日益增長的需求，滿足某些特種行業(yè)和特種場合的需要，提升我們對身體健康和生活愉快的幸福感，為我們的智能生活增添色彩。但同時智能紡織品領(lǐng)域的發(fā)展所面臨的新挑戰(zhàn)、新問題也將層出不窮，產(chǎn)品舒適性與安全性不足，產(chǎn)品質(zhì)量檢測與認(rèn)證的缺失，產(chǎn)品市場監(jiān)管與貿(mào)易壁壘仍將長期存在，需要政府機構(gòu)、企業(yè)、科研院校各方凝聚力量共同協(xié)作，形成合力，將這一新興產(chǎn)業(yè)做強。