应用电子技术发展智能型纺织品

褚天飞 赵君红

摘   要：最初被贴上“智能型纺织品”标记的纺织材料是一种具有形状记忆功能的丝线所制成的织物，它们能够对感知来自外部环境的刺激或变化，从而作出相应的反应，并且通过综合运用自身的纺织品结构和功能以适应这些变化和刺激。根据它们在接触到这些刺激物时的行为方式，分成以下四类：被动式的智能型纺织品; 主动式的智能型纺织品;非常聪明的智能型纺织品;有智慧的智能型纺织品。创新纤维材料着重在个人防护纺织品领域，如：静电纺丝、驱虫纤维、昆虫防护、杜邦光纤、防弹衣、隔音与保温织物结构等。最后将纺织品结合传感器、激励器及通讯系统，使它们自身能因应周围环境的需求，进而扩充具有适应性的各项功能。

关键词：智能  纤维  材料  纺织

中图分类号：TS106                                 文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）10（b）-0057-02

1  智能型纺织品

“智能型纺织品”一词来自于智慧或智能型材料。“智能型材料”的概念是欧美、日本最初所定义的。对其最广泛的意义而言，所谓智能型纺织品是指纺织品：可以感知环境条件或刺激物而作出反应;或已作了提供诸如抗皱性、耐沾污性和气味控制等额外功能的处理。智能型纺织品可以感知和反应的环境条件或刺激物，包括：电、光、热、磁力、机械压力、化学品、生物状态、湿气和水分。

2  电子纺织品

20世纪80年代已有智能型纺织品模型（Prototype）被发表出来，但由于电子技术的组件过大，不能舒适地穿戴，所以那些原型因过于笨重而完全不适于给用户使用。到了1990年代，军事机构不断地刺激智慧型纺织品及可穿戴式科技之基础研究，而美国麻省理工学院是首批研究服装结合电子产品的学术机构之一。事实上，尽管出现了个型态的原型，但只有少数被商业化，极少数才被应用到主流商品中。智能衣的设计需求包含电子、材料、纺织、通讯、信息等科技的整合。

3  从智能型纺织品需求进行市场面的可行性分析

早期技术不成熟，智能型纺织品难以获得消费者的青睐，但经过近10年来的发展，可由文献中的智能型纺织品的趋势，其所衍生出来的潜力无限量，并经由大量的政府企业资金投入，将可穿戴式科技应域推广至各领域。因此，在这一领域的产品几乎全都应用在机能性成衣的每一种类别当中。早期智能型纺织品终端用途多在防护用及军事上，医疗及健康照护产业用智慧服饰也相对发展迅速，这归功于医学知识的成长、光纤技术、纳米技术以及信息处理技术的进步;而根据纺拓会在2013年所提出的“智能型纺织品及可穿戴式科技：生活水平提高与健康管理的机遇”文中分析指出，智能型医疗服装在以下几方面有令人振奋的发展潜能：

（1）健康监测。

（2）管理慢性病，如糖尿病和呼吸系统疾病等。

（3）预防疾病，如心血管疾病等。

并认为这一类型服饰是主要针对下述的族群对象：

（1）希望保持身体健康状况的人们。

（2）知道他们有特定疾病风险的人。

（3）想要有效地管理他们的身体状况的长期病患。

（4）面临更高生病风险的弱势族群，如老人和手术后复原中的病人。

可以监测健康和检测疾病的智能型医疗服装，有提高个人生活质量的前景，也可满足越来越注重健康的人们之需求。因此，可见智能型纺织品的需求对象明确，必有其利基市场存在。而今许多高知名度的企业如Nike、Adidas和苹果公司等的投入许多资金于智能型纺织品以及穿戴式科技，他们和装备都有一连串的密切关联。使得消费者逐渐认同相关产品。当应用在这些装备的技术进步显著使的产品越符合消费者期待，逐渐对可穿戴式科技释出开放的心胸，接受并愿意尝试。近年来由于电子组件小型化，让这些组件得以和智能型纺织品及可穿戴式科技结合，让电子产品成为可以穿戴、无线链接和便于携带的商品化产品。

4  电热性纺织品

电热性纺织品种类包含电热衣、热敷垫、电热毯，其以电热方式结合包、袋、箱、垫、蓬、鞋等的纺织品皆视为电热性纺织品。温控服饰是可以随环境温度或热变化而有响应的服饰，其调控温度的方法有二种，一为利用含相变化材料的纤维，混纺成纱并织制成布，亦是或将相变化材料以微膞囊形式涂布于织物上，或是以泡沫均匀分布于织物上，借此相变化材料随环境温度变化而进行吸热与放热反应，来调控织物的温度;二为利用具导电性的金属纤维混纺成纱并织制成织物，亦或利用电热片直接结合织物，借由电子温控装置达到自动函温与保暖之功能。

电热的产生是由于电能转换为其他型态的能量，如机械能、化学能、光能和热能等，将电能转变为热能，并用热能去函热其他物体是电能应用的一个重要方面。

一般函热主要的方式有以下三种：（1）通过传导、对流或辐射使热能直接从高温处向低温处传递。（2）通过电磁感应或高频电场的作用使导体或电介质的温度升高。（3）以高能电子束撞击被函热物体使其获得热量而升高温度。而常用的函热热源则約分为三类：（1）燃料：包括煤、石油、天然气、煤气等。燃料燃烧时所蕴藏的化学能被转化为热能，通过传导、对流或辐射的方式函热被函热物。（2）机械能，也都是用摩擦方式产生热量。这种方式只在某些特殊场合使用。（3）电能：电通过导体时由于电阻作用而发热，电能转化为热能。

电热在充足电源的充足条件下，是具有以下的优点： （1）函热温度高。（2）温度控制精准方便。（3）热效率高。（4）环境污染少。将电能转化为热能主要有以下几种途径：（1）电阻函热：有直接函热和间接函热两种方式;直接函热是将电流直接通过被函热物，间接函热则是由通电发热组件将热量传导给被函热物。其根据焦耳热效应原理在工作：电流流经电阻器时会产生热。（2）电弧函热：利用电极，电弧的高温热能函热被函热物体。（3）感应函热：位于电磁场的导体，由于电磁感应而产生交流电流及感应电流在导体内流动，因遇电阻而产生热量。（4）高频电场函热：位于高频电场内的电介质，其正负电荷发生高频率的交替位移，引起分子摩擦而发热，微波函热也是高频电场函热的一种方武。（5）电子束函热：电子在电场中函速，利用高速电子撞击被函热物，电子的动能转化为热能。（6）等离子函热：气体电离产生等离子体，利用高温的等离子焰或等离子流函热。（7）红外线函热：电流通过红外线辐射组件，辐射红外线函热被函热物体。（8）辐射函热：电源提供辐射能量，利用密度很高的辐射光束进行局部函热。

5  结语

智能衣系统中凿含了许多电子与感测装置，如生理感测组件、电阻，以及运算的硬件、有线或无线通讯装置、GPS、函速规或陀螺仪等，可因应量测生理信息的不同，置换不同的感测组件。超智能型纺织品最近已演进为模仿大脑类神经系统，让服饰能侦测、接收或发送各式音频、视讯，甚至波长讯号等。产品从功能的“组合”进化至纺品机能的“融合”。让纺织品满足穿戴者所期待的互动机能，包含内在身体讯号的撷取、外在环境的提醒、外在信息的给予等机能，是整合“电子组件纺织化”的创新技术。现今，主要开发重点着重在生理感测组件对入方式、电子模块以及纺织品主要组合技术，在设计端则需考虑到穿戴者的舒适性。

参考文献

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[3] 王香琴，辛斌杰，许鉴.智能纺织品的研究进展及发展趋势[J].国际纺织导报，2012，40（10）：37-40.