针织运动功能服装开发与发展趋势

赵雅杰，丛洪莲，孟雄武，毛渭毅，徐 婷

(1.江南大学 针织技术教育部工程研究中心，江苏 无锡 214122；2.无锡太平针织有限公司，江苏 无锡 214041)

当今社会，在快节奏生活的迫使下，人们的学习工作压力骤升，进而造成人民的身体健康水平处于不断下降的趋势。 运动健身是当今人们缓解压力、强身健体的首选。 在运动的过程中选择舒适的服装可以达到事半功倍的效果。 柔软透气、吸湿排汗和延展性是运动服装需要具备的最基本的功能，而独具线圈结构的针织面料，具有柔软、透气、穿着舒适以及良好的延展性和弹性等优良的功能特性，是运动服装的理想材料。

随着人民生活水平的不断提高，科学技术的不断发展，以及运动方式和运动赛事的多样化发展，人们对运动服装的功能性要求越来越高。 目前市场上应用于各种场合的功能性针织运动服装产品的研发越来越多，根据不同的纤维材料、组织结构、整理技术以及交叉集成可以实现针织运动服装的不同功能性需求。 随着今年北京冬奥会序幕的拉开，应用于各项赛事的服装产品受到了各界人士的关注。 其中，北京服装学院联合多个单位研发的高性能比赛运动服装集美观、舒适、防风、保暖等多功能于一体。 另外，随着无缝成型技术的发展以及针织设备的开发，越来越多的高水平针织设备不断问世。 如圣东尼TOP2 FAST 单面圆纬机[1]，它是生产无缝产品的主要机型，可以生产出舒适合体的运动内衣、瑜伽服等无缝服装，再结合对纤维原料、组织结构、整理技术等的灵活运用，又可以生产出具有多种功能的针织运动服装。 针织运动服装根据不同的季节、运动场所和运动种类，有不同的功能性要求。 如夏季运动服装[2]需要具备凉爽舒适、导湿排汗和吸湿透气等功能；冬季运动服装需要具备保暖、抗静电等功能；户外运动服装需要具备防风防水、抗紫外线等功能；室内运动服装需要具备舒适透气、吸湿排汗等功能；运动内衣要有抗菌除臭、吸湿排汗、柔软等功能；瑜伽服等大幅度运动服装要有高弹耐磨、吸湿透气等功能；专业运动服装如冬奥滑雪服要有保温透气、防水防风等功能。

1 针织运动服装功能性分类

近年来，随着针织运动服装市场的多样化和细分化发展，针织运动服装的功能性也随之细分，其主要取决于个体需求以及穿着环境。 针织运动服装的功能总体上可分为舒适性功能、卫生保健功能、防护性功能和耐用性功能，具体功能细分见表1。

表1 针织运动服装功能细分

1.1 舒适性功能

服装的舒适性功能是指人体通过感觉及知觉等对穿着的服装的综合体验，与人体、服装以及穿着环境有关，包括热湿舒适性、接触舒适性、外观舒适性以及运动舒适性。 舒适性功能运动服装主要是通过改善服装的面料和组织结构等来提高服装的吸湿透气、保暖、凉爽等舒适性功能。

在运动过程中，人体会排出大量的汗液，如果汗液不及时排出并蒸发的话，就会使服装紧贴在皮肤上产生不舒适感，所以运动服装需要具有吸湿透气、导湿快干等功能。 吕治家等[2]采用丙纶为里层，结构为平面状；采用细号涤纶长丝为表层，结构为网眼开发出了具有较好单向导湿、排汗、透气等功能的双面面料。 陈水清[3]采用Coolmax®长丝和高支苎麻纱在双面圆形纬编机上开发出具有较好导湿快干、凉爽舒适等功能的双面针织面料。

瑜伽等需要进行大幅度动作的运动，要求人体穿着的服装在吸湿透气等功能的基础上还需具备良好的弹性。 陈晴等人[4]发现选用较细的氨纶和恰当线密度的锦纶为原料织造的四梳栉经编锦氨弹力网眼面料不仅具有良好的纵横向延伸性，而且还具有较好的吸湿透湿等的热湿舒适性能。

人体在运动过程中，皮肤和服装或者服装和服装之间相互摩擦会产生静电，给人体带来不舒适感，甚至危害人体健康。 Che－Chia Hu 等人[5]采用炭黑、具有良好回弹性和抗静电性的PBT 纤维以及强度高和弹性好的PET 纤维为原材料制得的抗静电纤维具有优良的弹性和抗静电功能。

在运动过程中，环境温度过高或过低都会使人体产生不舒适感。 付春林[6]以腈纶温控纱线、莫代尔纱和锦包氨纱线为原材料结合变化罗纹组织开发出的面料具有良好的双向温度调节作用。 瞿静等[7]采用十字形截面凉感锦纶长丝开发出具有良好热湿舒适性能，穿着凉爽的适用于夏季的针织面料。 王莉等[8]以Dryarn®聚丙烯纱线为面纱，以Dryarn®聚丙烯纱线包覆氨纶为地纱，以仿蝶翅组织为组织结构开发出具有良好的保暖性能和热湿舒适性能的适用于冬季的针织面料。

1.2 卫生保健功能

服装的卫生保健功能是指保持服装穿着过程中的卫生状态，并且起到保护人体健康的作用。 卫生保健功能运动服装主要是通过使用卫生保健纤维(如大麻纤维、竹炭纤维、玉石纤维等)以及卫生整理等来实现服装的抗菌除臭、远红外等卫生保健功能。

人体运动过程排出汗液易使服装产生细菌和难闻的气味，而解决方法就是赋予运动服装良好的抗菌除臭功能。 高兵[9]以薄荷纤维(具有天然抗菌功能)和莫代尔为原材料开发出具有较好的吸湿排汗和抗菌除臭等功能的面料。 Ikilem Gocek等[10]研究了经抗菌整理处理的抗菌聚酰胺纤维Meryl skinlife 的功能性，广泛适用于针织无缝运动服装。 Rui Li 等人[11]通过研究发现，经纳米银溶液处理后的纯棉针织物和涤纶经编针织物都具有良好的热舒适性能、抗菌性能和抗紫外线性能。

在冬季户外运动过程中，为避免恶劣天气对人体产生危害，要求穿着的运动服装具备远红外等功能。 金雪等[12]采用石墨烯复合涤纶DTY、阳涤复合涤纶DTY 以及常规涤纶DTY 为原材料开发出的双罗纹针织起绒面料具有良好的远红外、蓄热保暖等功能。 在夏季户外运动过程中，运动服装需要具有防蚊虫功能。 雷蕾[13]以竹涤混纺防蚊纱为面纱，锦纶/氨纶包覆丝为底纱，开发出的单面网眼针织面料具有吸湿透气、防蚊虫等功能。

近年来，随着科技水平的提高以及人们健康意识的增强，人们在运动的过程中越来越注重自身健康的监测。 谢娟[14]采用锦纶长丝纱和镀银尼龙导电长丝纱为面纱，锦纶/氨纶包芯纱为地纱，结合双色提花添纱组织织造出的柔性针织物传感器具有良好的人体运动健康监测功能。

1.3 防护性功能

服装的防护性功能是指服装在穿着过程中保护人体免受外界各因素(高温、低温、紫外线等)伤害的功能。 卫生保健功能运动服装主要是通过使用防护功能材料或防护功能整理等来实现服装的阻燃、抗紫外线等防护性功能。

运动服装需具备穿着舒适等基本性能外，一些服装(如消防服)还需要具有一定的阻燃性能。 王晓雷等[15]采用莫代尔、阻燃粘胶纤维为原材料，结合双罗纹组织开发出的面料具有较好的力学性能、舒适性能和阻燃性能等。 Ye Tao 等[16]采用棉纤维和海藻酸钙纤维混纺制备了具有良好热稳定性能、阻燃性能的针织物。

在户外运动时，人体易受到太阳光、风等的危害。 因此，户外运动服装应该具备一定的抗紫外线、防风等功能。 金雪等[17]以Pentas®α 纤维与亚麻的混纺纱、棉涤混纺纱为原料开发的双珠地网眼结构的针织面料具有良好的吸湿速干、防紫外线等功能。 杨启东等[18]采用羊毛涤纶混纺纱、阳离子涤纶、锦纶和氨纶制备出的罗纹型复合组织针织面料具有较好的保暖、防风等性能特征。

一些特殊的运动服装，如军用作战服等，需要具备一定的防刺性能，以此保护人体免受伤害。 李宁等[19]以芳纶为原材料，经加捻和抗静电处理后制备出具有较好防刺性能的针织面料。

1.4 耐用性功能

服装的耐用性功能是指服装在穿着过程中抵抗外部各因素损伤及破坏服装的功能。 耐用性功能运动服装主要是通过改善服装的面料和组织结构或者耐用功能整理(如树脂整理)等来提高服装的耐磨、抗起毛起球等耐用性功能。

在运动过程中，人体穿着的运动服装会相互摩擦或者与其他物体产生摩擦。 因此，运动服装要具备良好的耐磨、抗起毛起球等功能。 谭郭婷等[20]选用阳离子防缩羊毛和高弹锦纶6 为原材料制备出高强、耐磨性能优良的针织面料，再结合纬平针组织，生产出的面料又可以具有良好的吸湿排汗等服用舒适性能。 韩玉茹[21]以等比例的抗起球腈纶和棉纤维为原材料，结合纬平针组织织造出具有良好抗起毛起球等性能的运动服装面料。

2 针织运动功能服装实现的手段

2.1 纤维材料

一些纤维的本身就具有相应的功能特性，不同的纤维具有不同的功能，基于此可以开发出具有不同功能特性的针织运动服装。 例如，棉纤维、麻纤维和Coolmax 纤维等纤维具有良好的吸湿透气、导湿排汗等舒适性功能；竹纤维、甲壳素纤维和金属纤维等纤维具有优良的抗菌除臭等卫生保健功能；竹纤维、腈纶和涤纶DTY 等纤维具有优异的防紫外线等防护性功能；锦纶、丙纶等纤维具有很好的耐磨等耐用性功能。

2.2 组织结构

不同的组织结构可以应用到不同的针织运动服装上，或者应用到运动服装合适的部位，可以赋予针织运动服装不同的性能特征。 例如，纬平针组织延伸性好，织造的面料平整，编织的时候配合使用导湿排汗纤维，可以提高针织运动服装的舒适性能；双罗纹组织尺寸稳定性好，不易卷边、脱散，织造的面料厚实，保暖性能良好，特别适合应用于针织运动衫、运动裤等服装；罗纹型复合组织，工艺编织图见图1，具有延伸性好，尺寸稳定性好等特点，可以运用在针织运动休闲服装上；网眼组织具有良好的透气性，纵横向延伸性能也较优异，在针织运动服装中的应用较广，图2 为一种经编网眼组织的垫纱运动图(GB1:两空两穿；GB2:两穿两空)；起绒组织手感柔软、质地丰厚、轻便保暖以及舒适感强，可以应用于绒布登山服等秋冬季户外运动服装。

图1 罗纹型复合组织

图2 经编网眼组织

2.3 整理技术

使用不同的整理剂对织物进行后整理也可以开发出具有不同功能的针织运动服装。 例如，使用柔软整理剂(如改性有机硅柔软剂)、吸湿速干整理剂等可以赋予织物柔软、导湿快干等舒适性功能；使用抗菌整理剂(如纳米载银无机抗菌剂)等可以使织物具有良好的抗菌除臭等卫生保健功能；使用抗紫外线整理剂(如紫外线吸收剂SCJ－966)等可以赋予织物良好的防紫外线等防护性功能；对织物进行树脂整理等后整理可以赋予织物耐磨、抗起毛起球等耐用性功能。

2.4 交叉集成

随着科学技术水平的不断提高，将嵌入式技术与健康监测整合到针织运动服装上，集医疗监控、数据分析和无线通信等功能于一体，可以在运动过程中监测人体健康，达到健康保健的功能。 此外，基于仿生学原理，将具有一定功能的纤维和组织结构相结合，也可以织造出具有相应功能的针织运动服装。 如根据植物的“分支结构”，以竹纤维和Coolpius 纤维为原材料，利用双面集圈组织使纱线在织物正反面形成一点多个分支的树形结构[22]，可以织造出具有吸湿透气、导湿快干等功能的针织运动服装。

3 针织运动功能服装产品开发

3.1 舒适性功能针织运动产品

3.1.1 吸湿透气功能

运动服装穿着舒适的首要前提是要具有优良的吸湿透气功能。 服装面料的吸湿透气原理图如图3 所示，汗液被面料快速吸收并传输到织物表面且蒸发，从而使人体保持干爽舒适。 良好的吸湿透气功能与纤维的种类(如亚麻纤维、Coolmax 纤维等)、纤维的多孔性(如棉、兔绒纤维、中空纤维等)、织物的厚度、织物的紧密程度以及织物的组织结构(如单面添纱提花组织、双面提花组织、罗纹变化组织、双面网纹组织等)等因素紧密相关。

图3 吸湿透气原理

开发具有吸湿透气功能的针织运动服装产品，在面料的设计上可以采用双面结构设计，里层选用经亲水整理的高捻度丙纶纱等具有优良导水特性的纤维并结合平面状结构，表层选用细号涤纶长丝结合网眼状结构(如蜂巢网眼组织，其工艺编织图见图4)，生产的针织面料具有良好的单向导湿、舒适透气效果，适合制作夏季针织运动服装。 在第31 届奥运会上，李宁推出了一款乒乓球服，此款服装的前胸处采用了吸湿速干面料Coolmax 面料，后背处采用BodyMapping 技术对后背中心及两侧区域进行网孔设计，最终使服装具有吸湿透气、干爽舒适等功能。

图4 蜂巢网眼组织

3.1.2 高弹功能

一些运动服装，如瑜伽服、骑行服和泳装等一般需要具备优良的弹性，使得人体在运动过程中活动便捷舒适。 影响服装弹性的因素包括所用的纤维原料、织物组织结构和生产编织工艺[23]。 利用弹力纤维(如锦纶、氨纶和T400 等)结合具有较好弹性的织物组织(如纬平针组织、罗纹组织、添纱组织和双罗纹空气层组织等)，可以赋予针织运动服装高弹的功能特性。

瑜伽服是具有高弹功能的一个典型运动服装产品，在面料的开发上可以选用锦纶和氨纶为原材料，在针织圆机上进行集圈添纱组织结构面料的开发，生产出的针织面料手感细腻，具有优良的透气性和弹性。 图5 所示的是lululemon 旗下的瑜伽运动服装产品，它们所采用的NuluxTM面料手感凉爽顺滑，具有优良的导湿快干、轻盈遮覆和四面弹力等功能特性。 另外，它们所添加的Lycra®氨纶又赋予了服装不易变形的特点。 骑行服、游泳衣、跳水服等运动服装产品也是具有高弹功能的典型运动产品，在面料的开发上可以选用杜邦公司推出的莱卡和Tactel，赋予织物优良的弹性。

图5 瑜伽运动服装

3.2 卫生保健功能针织运动产品

3.2.1 抗菌除臭功能

使用抗菌除臭纤维织造面料或者使用抗菌除臭助剂对面料进行整理都可以赋予面料抗菌除臭功能。 对于纤维来说，有一些本身就带有抗菌作用的纤维，如竹纤维、甲壳素纤维、银离子纤维及金属纤维等。 其中，利用银离子纤维实现织物抗菌除臭功能的原理见图6。 另外，利用螯合、纳米等添加技术，将抗菌剂在纺丝或者改性的时侯加入到纤维中，也可以得到抗菌除臭纤维。 对于面料来说，可以采用涂层和浸渍的抗菌除臭整理方法赋予面料抗菌除臭功能。

图6 银离子纤维抗菌除臭原理

开发具有抗菌除臭功能的针织运动服装产品，在纤维材料的选择上可以采用莫代尔、氨纶与天然抗菌纤维薄荷纤维，然后在单面针织大圆机上开发单面纬平针组织的针织面料[9]，生产的针织面料具有良好的弹性、吸湿排汗、抗菌除臭等功能，适合制作针织运动内衣等产品。 在第31 届里约奥运会上，费城大学为美国赛艇队设计研发了一款具有一定抗菌功能的新型抗菌服装，他们在织造的过程中加入抗菌材料，并采用新型的纺织技术产生无缝效果。 此外，对于篮球、足球等运动服装也需要具备一定的抗菌除臭功能。

3.2.2 远红外功能

赋予运动服装远红外功能的方法是采用远红外纤维。 远红外纤维是在纺纱的过程中加入含有远红外功能的添加剂(如远红外陶瓷粉、石墨烯等)，将其混合均匀之后，再经抽丝纺纱而成。 其制备方法分为三类:涂层法、共混纺丝法以及熔融纺丝法。 远红外纤维及其制品均具有优良的保温性能、抑菌性能和医疗保健功能。

开发具有远红外功能的针织运动服装产品，在纤维材料的选择上可以采用竹炭纤维、远红外涤纶长丝或石墨烯内暖纤维等，然后在双面圆纬机开发组织结构为双罗纹组织或在电脑横机上开发组织结构为罗纹空气层组织等的针织面料，生产的面料手感柔软舒适，具有良好的远红外功能、蓄热保暖等功能，适合制作秋冬季针织户外运动服装等。 安踏在2022 年北京冬奥会上提供的中国队赛服采用炽热科技实现超保暖性能。 其中，利用聚热棉材料实现高效光蓄热功能，利用石墨烯材料提高远红外升温功能，利用超级羽绒材料赋予高效保暖功能。

3.3 防护性功能针织运动产品

3.3.1 抗紫外线功能

服装抗紫外线功能的好坏与织物的厚度、织物的紧密程度、织物的组织结构等有关。 一般来说，织物越紧密、越厚实，其抗紫外线功能就越好。 此外，赋予服装抗紫外线功能的方法还包括以下两种，一种是用防紫外线功能纤维，如竹纤维、腈纶、涤纶(POY、FDY、UDY、DTY)等纤维材料制备服装；另一种是在纤维、纱线或者织物中添加具有抗紫外线功能的紫外线屏蔽剂。

夏季户外运动服装是具有抗紫外线功能的一款典型运动服装产品，在面料的开发上可以选用Pentas®α 纤维和亚麻的混纺纱以及棉涤混纺纱为原材料，在单面圆纬机上进行双珠地网眼组织结构(见图7)面料的开发[17]，生产的针织面料具有吸湿速干、抗紫外线等功能。 图8 是探路者在2019年推出的一款仿生防晒衣，采用其自主研发的以锦纶为主要纤维材料的TIEF－SKIN 仿日落蝶鳞翅防晒面料，同时根据蝶粉防晒的原理在原材料及纺丝的过程中加入超强的防晒因子赋予服装优良的抗紫外线功能。

图7 双珠地网眼组织

图8 仿生防晒衣

3.3.2 防风功能

户外运动服装需要具备良好的防风功能。 目前赋予针织运动服装防风功能的手段有:对织物进行涂层，如PU 涂层；对织物进行层压，如使用聚四氟乙烯与面料进行复合；采用高支高密的织造工艺进行面料的织造。 但是经过前两种方法处理的面料的防风性能比最后一种方法要好。

冬季户外运动服装是具有防风功能的一款典型运动服装产品，在面料的开发上可以采用棉纤维和莱赛尔纤维为原材料，采用双层结构，然后使用经静电纺丝生产的纳米纤维对织物外层进行涂层整理[24]。 图9(a)所示的是阿迪达斯推出的一款男士连帽防风针织运动夹克，图9(b)所示的是耐克推出的一款男士连帽防风针织运动休闲夹克。此外，滑雪服也是典型的防风运动服装，日本知名运动品牌迪桑特即将推出的一款Schematech Sky针织滑雪服采用具有防水功能的Schematech 特种功能面料，并结合3D 测量技术，赋予服装良好的防风防水、保暖舒适、干爽透气等功能。

图9 秋冬季防风针织运动夹克

3.4 耐用性功能针织运动产品

提高针织产品耐磨性能的方法有:选择耐磨性能优良的纤维，如锦纶、丙纶等；选择圆形横截面结构的纤维；运用适当的织物组织；对织物进行后整理(如树脂整理)。

开发具有耐磨功能的针织运动服装产品，在纤维材料的选择上可以采用阳离子防缩羊毛和高弹锦纶6，然后在单面针织大圆机上开发纬平针组织结构的面料[21]。 此外，军警作训服也是需要具备优良耐磨性能的运动产品。 其中，山东沃源新型面料股份有限公司致力于改善面料性能，进行各方面织造工艺和整理工序的改进优化，成功研发出一款具有高强耐磨功能的高强维纶面料，以此制作的服装的耐用性能得到了大幅度的提升。

4 针织运动功能服装发展趋势

4.1 功能多元化

目前针织运动服装的功能性一般是在满足其基本功能的基础上增加某个特定功能。 但是，随着人体所处环境的多样化以及人们对多功能服装的追求，使得针织运动服装的功能性由单一的功能向多功能的方向发展，进而满足复杂多变的环境等的综合要求。 如针织运动内衣需要具备柔软舒适、吸湿透气、抗菌除臭等多种功能；户外针织运动服装需要具备防风防水、吸湿透气、导湿快干、抗紫外线、防蚊虫等功能。

4.2 成分组合化

取长补短、提高织造的新兴技术，增加新颖的外观效果，提高织物的服用等性能，并且研究出更加符合人体工程学的针织运动服装。 此外，由于人体的性别、年龄、体质等的不同，人体在运动过程中所处的环境和场所不同，各项运动的运动方式、运动强度、运动幅度等的不同，这些都造成了针织运动服装需要依据上述的具体情况进行功能性的取舍和主次区分。 因此，为了满足目前针织运动功能服装的不断细分以及人们对针织运动服装不同的功能需求，应该对针织运动服装的功能性要求进行功能组合。

4.3 用途细分化

根据消费个体的性别、年龄、体质等的不同，人体所处的气候环境不同，运动强度的不同以及针织运动服装的最终用途，以此来平衡各项功能的主次，开发出更加适用的产品。 例如，年轻的消费者更加追求针织运动服装视觉上的舒适性，而年长的消费者更加注重针织运动服装的穿着舒适性和卫生保健等功能；冬季针织运动服装注重保暖、防风等功能，夏季针织运动服装注重凉爽、吸湿排汗、防蚊虫、抗紫外线等功能；运动幅度较大的瑜伽运动要求人体穿着的运动服装注重高弹、高强、抗静电等功能；用于军队的运动作战服装的功能性更加侧重于防刺防弹等功能；用于消防的服装的功能性更加侧重于阻燃、耐磨等功能。 因此，需要对针织运动服装的用途进行细分化，以此来设定其详细的功能性需求。