智能可穿戴材料在皮革服装设计中的应用

柴蕾

（武警工程大学 装备管理与保障学院，陕西 西安710086）

引言

智能可穿戴服装可以帮助人们感知自身在外界环境改变时所带来的相应变化，它通过一系列的传输信号将采集的结果反馈到人们可视的范围内，从而依靠收集数据和信息做出相应的调整措施，是一种集合了数据采集、信息反馈和措施调节的多功能服装。目前，多品种的智能可穿戴服装已经在运动健身、军事装备、医疗健康、危险防护、智慧生活等领域研发应用，体现了科技带给人们的功能性与实用性。随着经济社会的发展及制衣工艺的不断提高，皮革服装的作用已不在于御寒保暖，其功能性及舒适性能更加重视，这就要求技术人员与设计师充分利用各种智能可穿戴材料、设备与皮革材料相结合，通过科技与时尚相结合，使皮革服装向智能化发展，带给人们智能的生活体验。

1 智能可穿戴材料的概况

服装是人类生活中不可缺少的一部分，智能可穿戴服装在20世纪60年代初还是一种愿景，然而在今天已变为了现实。最开始的智能可穿戴服装是以一种远程的健康监测程序而呈现的，是一种将电子特征的装置放置在纺织品中，这时的智能可穿戴服装更像是一种电子产品，它完全靠穿戴者自身的体温来带动装置。随着智能穿戴设备成为人们数字化及个性化的象征，越来越多的多元化功能进入到服装生产线，加工成为商品投入市场，使得消费者获得更多更大的穿着体验。智能可穿戴服装不仅将时尚和服饰相结合，更重要的是它改变了服装的定义。

1.1 智能可穿戴服装的构成

智能可穿戴服装由智能导电纱线、传感器、连接装置及蓄电池组成，它是将轻化纺织、信息传感技术与人工智能技术进行了有机的融合。由于智能可穿戴服装中所用的纱线，除具备纺织纤维自身的特点之外，还必须具有相应的导电性能。所以，在智能可穿戴材料的制造流程中往往会添加一些特殊的功能，比如，抗菌性能、导电性能、智能变色性能、温控性能等。目前，导电材料方面使用最多的是铜、不锈钢、银、黄铜镍及不同比例的合金金属纱线，它们满足了智能导电的要求[1]。随着技术的发展，新型的聚合物导电复合材料不断涌现，极大改善了智能导电纱线的开发方向，提高了聚合物导电复合材料的制备工艺和智能可穿戴材料的实用性，新型聚合物导电复合材料包括两种金属导电填料及碳系导电填料，比如液态金属、碳纤维、石墨烯及碳纳米管等。除了智能导线纱线外，为了得到人体在外界环境改变时的身体反应，在整个智能可穿戴服装体系中，还需要借助传感器、连接装置及蓄电池的功能，将传感技术与信息信号进行传导。

1.2 智能可穿戴服装的设计原则

1.2.1 舒适性原则

智能可穿戴服装材料在各类服装应用中最基本的设计原则就是舒适度，不能因其智能性而忽略了服装本身与人体之间的关系，这与智能可穿戴服装的设计初衷是背道而驰的，要达到“人-智能服装-环境”之间的协调统一，放置的电子材料、设备要与人体的舒适度相协调，不能采用过重有坠感或对人体造成损伤的材料。在人体-传导系统-智能服装间要进行合理的设计及多次的穿戴试验，最终形成一种舒适而和谐的整体关系。

1.2.2 易于维护原则

智能可穿戴服装功能的体现与整个系统中的每一个电子元件都密不可分，虽然服装面料占据了主体地位，但它的功能性则是依靠这些电子元件来进行反馈的。由于穿脱、外界环境及长时间使用等外部因素的影响，智能服装内部的智能可穿戴材料及电子元件将会造成或多或少的损耗，带动系统装置的蓄电设备可能需要进行电量补给或更换[2]。因此，需要提升智能可穿戴服装中电子元件的使用寿命及续航时间，同时实现智能导电纱线、传感器、连接装置及蓄电池的快速更换与换代升级，以满足日益发展的使用需求。

2 皮革服装设计的要素

皮革服装体现了我国服饰文化的绚烂多彩，具有柔软、挺弹、防寒、透气、免洗免烫的服用性能，在秋冬季节的服装中被广泛运用，并受到了消费者的青睐追捧。尤其是由于新科技的更新换代，以新颖的造型、新型的工艺制作方法，彻底改变了以往的单调陈旧的皮革服装设计，形成了具有时代感、富含流行色的时装。现代皮革服装与一般纺织服装在设计中的区别，是要考虑到皮革的选料、纹路的走向、拼接的方式、缝制的方法等成衣加工技术环节，而皮革材料除了整张皮剪裁缝制成衣之外，还可用于局部细节的加工装饰。

2.1 服装款式

因为人体是一个凹凸有致的立体，为了适应人体的变化，在皮革服装设计中，要利用各种结构线、分割线如“育克”“腰省”“刀背缝”等，在充分考虑到皮料纹路走向通过裁剪的前片、后片、袖片等经一系列工艺达到与人体服帖适体并能够修饰其体型缺陷的服装。服装造型离不开人的体型，如“X”型注重上宽收腰，“H”型则上下基本一致，“Y”型的特点是下部贴身，上部宽肩，不同的造型可以呈现不同的视觉效果，传统的皮革服装设计往往使用平面裁剪，如今，随着制作工艺的开拓创新，在设计观念上将空间感、几何美学、面料再造、现代艺术等渗透到皮革服装的设计中，再加入计算机的辅助裁剪、镂空、3D打印技术、皮革面料多元再造工艺，为皮革服装优化设计提供了极大的发展空间。

2.2 服装面料

皮革服装的材料是指动物毛皮经过去毛、去脂等一系列的化学处理之后进行化学制备形成的革，皮革材料这种柔软性弹性好的面料更加能够体现人体优美的曲线，凸显服装设计造型的精准度，皮革材料主要包括天然皮革与人造皮革两种，例如绵羊服装革、黄牛皮革、蛇皮革等都是天然皮革，它们又可以根据不同的加工方法制成绒面革和光面革以凸显服装设计师的设计风格。而以化纤、针织或无纺布为布基底布，其上涂敷聚氨基树脂、聚氯乙烯等复合材料加工制成的人造皮革，因其形状规则、薄厚均匀、价格低廉、防水性好等优点备受服装领域的欢迎，尤其随着技术的发展，可以对人造皮革进行仿真皮肌理的处理，有时甚至可以达到以假乱真的效果。当皮革面料通过处理具备了一系列的功能后，智能服装所需设计的内部电子系统就可以实现简化，从而减少电子元件可能对人体内部造成的潜在危害。

3 智能可穿戴材料在皮革服装设计中的发展机遇

3.1 智能可穿戴技术发展相对成熟

20世纪90年代，Levi’s和Philips强强联合，成为“第一个吃螃蟹的人”，将可穿戴智能服装投入了市场，推出了ICD+系列，设计有四款嵌入了完整隐藏电子排线系统的夹克。虽然ICD+系列在2001年因销售惨淡而昙花一现，但它作为第一家将电子设备与服装结合的智能商业服饰品牌，在服装设计的历史上留下了浓墨重彩的一笔。随着高新技术的日益发展，智能可穿戴材料在监测精度和功能上不断地变革和快速发展，人们对未知宇宙的探索及对自身健康的关注度都成为了智能可穿戴服装由臆想成为现实的重要原因。一些在科幻电影中，英雄人物利用智能服装来辅助完成任务的场景，往往也成了智能可穿戴设计师在智能服装设计的灵感来源。同时，虚拟仿生、纳米、AR技术、微胶囊、物联网及大数据信息采集等先进技术的发展，为智能可穿戴服装材料的研发奠定了坚实的基础，逐步受到运动、养老、医疗等领域的关注[3]。现在，智能可穿戴技术发展的已经相对成熟，智能可穿戴服装材料已经具有或已经部分具有传感反馈、信息处理、识别记忆及自我修复与适应的功能。随着人体行为信息采集系统的完善及多功能人体特征数据采集材料的发展，电子元件在采集和处理数据的准确性和实时性上将不断提高，智能可穿戴材料将被智能服装赋予更多功能[4]。

3.2 智能可穿戴服装关注度较高

由于电商、直播等新媒体平台的快速壮大，使得线下销售的服装的销售额远低于以往，目前传统服装销售市场已接近饱和，加之当代人对健康的关注度逐渐提高，为了拥有健康的身体和优美的身形，大量的服装厂商纷纷加入到了具有追溯与检测等功能的智能服装的研发行列，而可穿戴皮革服装还处于发展起步阶段，纺织行业自身就拥有巨大的市场容量，给智能可穿戴皮革服装的发展提供了机遇。不少传统的皮革服装生产企业在皮革服装面临寒流困境后，纷纷走上了破冰之旅开始了产品的优化升级，推出了智能皮革服装设计方案甚至有一些已经推出了相应的智能可穿戴产品，例如可穿戴日常健康检测皮鞋、运动鞋，它的设计原理是在皮鞋内嵌入了检测鞋垫，包括起透气作用的石墨烯垫、可调节压力的气垫囊、分布监测数据的压力传感器的鞋垫底，根据每个部位的受力情况的大小，气囊垫会调节压力同时将监测数据传递到APP中进行实时分析。可以说，智能可穿戴服饰品的设计和开发，一方面是为满足新生代的年轻人对智能服饰品基本功能的需要；另一方面也是希望在提高服装服饰品美观舒适度的基础上，再融入高科技信息技术。

4 智能可穿戴皮革服装存在的问题

智能可穿戴服装虽然目前发展迅速，产品的更新换代频次也非常频繁，但还是存在各种各样的问题。

首先是安全性的问题。随着智能可穿戴服装的发展，越来越多的功能服饰产品出现在我们的生活中，随之也给消费者带来了许多安全隐患。比如大多数的智能可穿戴服装存在着漏电或电磁辐射的隐患；收集的个人隐私数据存在泄露的风险；具有加热增温的功能服装可能存在温度控制不精准而造成烫伤人体的情况出现，使得消费者对智能可穿戴服装的好感度大幅度降低。所以在对智能可穿戴皮革服装设计应用中应把安全性能放在首要位置进行综合考虑，将消费者的穿着体验感保护好。

其次是智能可穿戴产品实用性的问题。随着科技的进步，人们对智能可穿戴服装的需求越来越多，大量的智能纤维、智能元件、智能设备被过度的加载到服饰产品当中。智能材料的过度使用，脱离了服装的本质特点只关注于智能功能过度的吹嘘夸大，很多智能可穿戴服装往往不能满足人体的基本服用性能，更不要说舒适性、气候性等功能的考虑。

第三是工艺结合方面的问题。智能可穿戴皮革服装与传统纺织服装相比没有经纬纱线，存在智能导电线、传感器、连接装置及蓄电池与皮革面料结合的工艺问题，只有将智能纤维、电子元件和皮革服装材料有机地连结起来，才能使整个智能系统发挥功能。在实际设计过程中许多智能元件与皮革面料的结合特别困难，所以技术人员还需要在这方面进行技术攻关，实现在保证人体舒适性满足的前提下，达到功能顺畅且外观美观。

第四是节能环保问题。随着“碳中和”“绿色可持续发展”逐步成为全球纺织行业的共识，在产品的产业链上已经开展了各种的绿色低碳措施，目前智能可穿戴皮革服装还处在初始的发展阶段，而且皮革材料本身在鞣制加工生产过程中就存在很多的污染隐患，很难做到尽善尽美。比如一些智能电子元件存在着电耗高、寿命短的弊端，造成了大量的资源浪费。还有一些元件、设备再利用性不强，不能满足可持续设计的理念，所以设计师们应突破原有的设计模式，了解智能可穿戴新材料、新技术的研究动向，并熟练掌握智能可穿戴材料的检测技术、材料再利用技术及服装制版裁剪工艺，在保证舒适性和美观性的前提下，将各个领域技术交叉使用[5]。通过与柔性的材料、服用性很强的电子设备融合，保证人体的舒适性的同时，又具备安全友好、低污染的功能。对于不能反复拆卸使用的电子元件加深加工工艺，尽可能做到低碳节能，使智能可穿戴材料尽可能多的创造社会价值。

5 结语

将皮革服装与其他智能可穿戴技术相结合，设计制造出满足消费者多方面需求的智能服装。智能可穿戴皮革服装具有多学科、多领域交叉的特性，使传统的皮革服装外观、功能上优化升级，达到一衣多穿的效果，给消费者带来新颖的、功能性的穿着体验。在实现纺织产业低碳循环发展的大环境下，能否为智能可穿戴皮革服装提供更为低碳节能的材料，在安全性、功能的实用性、工艺结合方面不断推陈出新，是目前可穿戴服装的设计研发公司及服装设计师们最关心的突破点，不但能够拓展智能可穿戴服装的产品市场，同时也可以为生产企业创造一定的经济价值及社会效应。智能可穿戴皮革服装因为皮革材料本身的限制，与其他纺织类服装相比目前在造型及款式上较为单一。未来，服装设计师在设计理念这方面也将多借鉴同类智能服装较为先进的理念和技术，将皮革材料与各领域技术互相融合，发挥其更大的发展潜力，从而提高人们对于生活高品质的追求，使智能可穿戴皮革服装成为人们生活中精彩而重要的一部分。