高性能服装与材料切中冬奥会刚需

文/ 北京服装学院 郑浩 赵雅捷 胡紫庭 刘莉 翻译/叶蕾

从服装自发热技术、耐磨又保暖的高性能材料到可自然降解的环保材料，2022冬奥会影响下的高性能服装与材料展现出新的特点

北京冬季奥运会将在 2022 年 2 月 4日开幕。在“带动 3 亿人上冰雪”的总目标指引下，国家科技部、工信部都强力推出冰雪产业刺激计划，推动国产品牌、国内相关行业的科技发展。运动服装产业更是受到冬奥潮流的影响，不断在性能上实现突破。

高性能运动服装是集人体科学、纺织纤维科学、时尚设计等诸多学科为一体的专业型产品。高性能运动服装不但对身体起到基础防护作用，还要在一定程度上提高运动员的竞赛成绩，因此高性能运动服装对面料的要求较高，既要具备基础的吸湿快干、高弹柔软性能，也因相应的环境与运动项目所需，对材料的防水透湿、高保暖、防紫外、防切割穿刺、低阻力等性能提出要求。所以运动服装高性能材料的研发更具有前瞻性，一种新材料的问世和广泛使用也许带来一种全新的着装体验。

从升温快、加热均匀的服装自发热技术，到耐磨又保暖的高性能材料，以及可自然降解的绿色环保材料，哪些高性能服装与材料科技切中了冬奥会的刚需？

快速、均匀升温的服装自发热技术

传统的保暖服装是通过增加服装厚度、增加隔热空气层等降低服装导热系数的方法对外界冷空气进行隔绝，从而起到保暖作用。目前，比较有效地针对低温环境下的人体防护是积极保暖服装，也称为自发热服装，它不同于传统保暖服装，是采用自发热材料与服装结合，使得服装具有主动给热功能。在个体防护、体育运动以及医疗保健等领域中，都具有很好的应用前景。

自加热服装根据加热形式的不同，包括太阳能加热、化学能加热、空调调节、相变材料及电加热等。电加热元件为智能电发热服装的重要组成部分，现阶段应用于加热元件制备的材料主要包括金属材料、镀金属材料、导电高聚物、石墨类导电材料等。其中，碳纳米管加热片、石墨烯加热片是主流加热片中综合性能最好的两种，具备升温速度快、加热均匀、加热温度稳定等特点。

碳纳米管（Carbon Nanotubes）是一维的纳米碳材料，碳原子以六边形网络结构连接，具有质量轻、强度高、高导电等优异的力学、电学和化学性能。另外，碳纳米管具有非常大的长径比，使其可以通过范德华力自组装形成网络结构的薄膜，而不需要任何基底的支撑。自支撑的结构使碳纳米管薄膜具备非常好的柔性，并兼顾非常好的力学强度，可以任意弯折并保持稳定的结构及电学性能。在柔性电子器件领域中，碳纳米管薄膜可以发挥其特性，具有非常广阔的应用前景。苏州捷迪纳米科技有限公司的碳纳米管加热技术，使用的碳纳米薄膜厚度5微米，每平方米重5克，可以实现均匀加热。自支撑的结构使碳纳米管薄膜比现有的加热材料更薄、更柔软。目前捷迪纳米科技的电加热产品已经被安踏、361°、小米等多个品牌应用于加热服装中。

石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以 SP² 杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种革命性的材料。山东圣泉集团以石墨烯薄膜作为加热元件，为国家高山滑雪集训队等队伍设计加热服，加热服具有升温速度快、加热均匀、耐水洗等特点。

耐磨又保暖的高性能材料

气凝胶（Aerogel），又称为干凝胶，是这两年较受关注的隔热材料。当凝胶脱去溶剂后，凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体，外表呈固体状即称为气凝胶。气凝胶因其半透明的色彩和超轻重量，有时也被称为“固态烟”或“冻住的烟”。这种新材料看似脆弱不堪，其实非常坚固耐用，最高能承受1400摄氏度的高温。气凝胶的这些特性在航天探测上有多种用途。

俄罗斯“和平”号空间站和美国“火星探路者”探测器上，都用到了气凝胶材料。OROS Apparel 是由 OROS 公司设计制作的防寒外套，外套材料是从美国国家航空航天局（NASA）的技术中得到启发，这种材料原为航天飞机绝缘材料——气凝胶，OROS 公司在此基础上开发了一种叫SolarCore的新材料并将它制作成服装。SolarCore与传统的保暖材料（如鹅绒）相比保温性提高了70%，而且制成的外套更轻、更薄,穿着体验也更舒适。

OROS 公司声称，通过两年时间与市面100多种行业领先保温材料进行了对比测试，SolarCore比所有材料都暖和，测试人员用零下196℃的液氮进行喷射，外套内部依然能保持在32℃的温度，因此能在整个冬季使用。

英国运动品牌Vollebak一直致力于研发各种黑科技运动服装，2018年宣布推出一款石墨烯能量型夹克。这款石墨烯外套一层面料覆上石墨烯涂层，石墨烯涂层的一面是枪金属灰色，另一面是哑光黑色。石墨烯面层传导热量，冬天这面穿在内侧来平衡皮肤温度。夹克在阳光下有温升效果，整体上防水，透气，耐磨效果好，但品牌以概念性为主。

山东圣泉集团在2019年年初依托该公司石墨烯纱线推出时尚品牌Yorro Tang，具有持久抑菌、抗静电、远红外、防紫外等特点，正在等待市场检验。

可自然降解的绿色环保材料

在申办2022年冬奥会伊始，北京就提出了“以运动员为中心、可持续发展、节俭办赛”三大理念。绿色环保理念将是冬奥会关注的重要方面，同样也是高性能服装生产企业关注的重点。

PrimaLoft®是一个获得专利的合成超细纤维隔热材料品牌，于20世纪80年代为美国陆军开发。目前，Primaloft®公司正在推出首款完全使用回收材料制成，可自然降解的新型纤维——Primaloft BioTM。在不影响其性能的情况下，这种新型纤维能够以一个非常快的速度进行生物降解，因为进行了纤维改性，当其暴露在合适的环境中，比如垃圾填埋场或海洋中，这些环境中自然产生的微生物会以加速度吞噬纤维，使绝缘层回归自然，生物降解过程留下了水、甲烷、二氧化碳和生物量。PrimaLoft®生物隔热层只有在特定环境中暴露于微生物时才会生物降解，因此在服装整个使用周期内，隔热层依然保持高度耐用，不会改变服装的性能、外观和穿着感觉。

为了确定纤维的生物降解速率，Primaloft BioTM在模拟填埋环境条件下进行深入试验，发现在365天内这种纤维达到近乎100%的生物降解，而在相同条件下，标准聚酯基本上没有降解。目前，这种生物纤维还在进行海洋环境试验。Primaloft BioTM纤维预计将于2020年进入消费市场。