智能纺织品的现状和发展趋势_卢胜权

轻纺工业与技术

2013年2月第1期（总160期）

1989年日本学者将科学信息融于材料的构型和功能中，首先提出了“智能材料（Intelligent Material ）”概念，智能材料的发展为智能纺织品的开发奠定了基础，促进了智能纺织品的发展［1］。

智能纺织品是指能够感知各种来自环境的变化或刺激（如机械、热、光、温度、电磁、化学物质、生物气味等），并能做出响应的一类纺织品。形状记忆纺织品、变色纺织品、电子信息纺织品、调温纺织品等智能纺织品已应用于纺织领域，赋予纺织品特殊的功能，为开发适合在特种环境下使用的功能纺织品提供了全新的思路。从目前世界上已有的和正在开发的智能型纺织品的品种来看，纺织品的智能化一般是通过以下几种途径实现的。

将所需的性能引入到聚合物中，即利用高分子化学和物理原理，合成能对环境进行响应的新型聚合物，或对原有的通用聚合物或天然高分子进行改性处理使其具有“智能化”特征。换言之，就是纤维本身的创造和开发，制造出智能型纤维。

通过将普通纤维与特种纤维交织或将特种纤维编入织物中而使织物获得智能织物。

将织物与智能型膜等材料复合而成获得智能型复合织物。

在织物设计中，根据特定的应用场合，通过一定的组织结构设计使织物能够对特定的环境或刺激物产生响应。

将织物或服装与其它外加元件相结合，从而制得智能织物或智能服装。外加元件包括普通元件和高技术传

感器、

监测器、促进器和报警器等。1形状记忆纺织品

形状记忆纺织品是一种将具有形状记忆功能的材

料通过织造或整理的方式引入到纺织品中，在一定的温度、机械力、光、pH 值等外界条件下，具有形状记忆、高形变恢复、良好的抗震和适应性等优异性能的纺织品。形状记忆纺织品的作用原理基于形状记忆纤维，该种纤维在第1次成型时，能记忆外界赋予的初始形状，且形状固定后的纤维可发生形变，并在较低温度下将此形变固定下来或者是在外力的强迫下将此变形固定下来，当再次给予变形的纤维加热或热水洗涤等外部刺激时，能可逆地恢复到原始状态。可分为生活用纺织品，特殊功能纺织品，医疗、电子、航天等用纺织品。1．1形状记忆纤维

意大利Corpo Nove 公司设计出一款“懒人衬衫”，在衬衫面料里加入镍、钛元素和尼龙纤维，使之具有“形状记忆功能”的特性。当外界气温偏高时，衬衫的袖子会在几秒内自动从手腕卷到肘部；当温度降低时，袖子能自动复原，且衬衣还不怕起皱，即使揉成乱糟糟的一团，用电吹风吹一下，马上就能复原，甚至人的体温也可以自

动把它“烫平”［2］

。

香港理工大学纺织及制衣学系，使用常用工业聚氨酯合成设备，合成出了形状记忆聚氨酯，然后利用传统湿法纺丝工艺及设备纺出了具有形状记忆的纤维。所得纤维的断裂强度可达1．0cN /dtex ～1．5cN /dtex ，断裂伸长率100％～400％，其形变固定率和形变回复率均在90％以上［3］。1．2

形状记忆纱线

目前，开发、应用较成功的形状记忆纱线是利用形

收稿日期：2012－10－26

作者简介：卢胜权，男，工程师，主要从事纺织新技术与标准的研究。

智能纺织品的现状和发展趋势

卢胜权

（东莞现代产品整理服务有限公司，广东东莞

523400）

【摘要】介绍了智能纺织品的机理和应用范围，详述了其生产方法及研究现状，并展望了智能纺织品今后的研究热

点及主要发展方向。

【关键词】智能纺织品；研究现状；发展趋势Doi:10.3969/j.issn.2095-0101.2013.01.027中图分类号：TS06

文献标识码：A

文章编号：2095-0101（2013）01-0071-03

专题与论述

2013年2月

第1期（总160期）轻纺工业与技术

状记忆合金纤维同其他纤维混纺而成的具有形状记忆的各式纱线。如苏格兰Herior－Watt大学纺织学院Chan 等在Gemmel and Durrsmone［4］带领下，利用已有形状记忆合金材料纺出的雪尼尔线、螺旋花线、短纤竹节纱、粗松螺旋花线、花边线等花式纱线。这些纱线以包芯纱为主，形状记忆合金纤维作为纱芯，在外界环境影响下纱芯进行形状记忆的活动。而包覆在记忆纤维外部的彩色纱线，则随着纱芯的伸展、翻转、扭曲，变幻出不同的图案和样式。

1．3形状记忆织物

形状记忆织物通常是由具有形状记忆功能的纱线，通过特殊设计、编织或交织而成的纺织品。利用具有形状记忆特性的化学整理剂对传统织物进行整理而得到的纺织品，也属于形状记忆物的范畴。因此，形状记忆织物的制备方法主要包括用形状记忆纤维直接织造法和织物后整理法。香港理工大学纺织及制衣学系合成的形状记忆高分子整理的棉织物制成的服装，具有不同于传统意义上的防皱功能。该服装具有温度响应特性，常温下形成折痕的服装，可通过升温来消除折痕［5］。且其定型的裤缝能够评级到4级。经40次水洗后，裤缝仍然能够保持到3．5级以上。与未整理的织物相比，经整理的织物手感变化不大［4］。

2变色纺织品

变色纤维材料借助于现代高新技术，使纺织品的颜色或者花型随着光照的变化、温度的变化、干湿的变化而呈现出由常规的“静态”变为若隐若现的“动态”效果。它们可广泛应用于T恤衫、游泳衣、工作服、儿童服装和玩具等。在军事上可作为军事伪装和某些功能性测试。变色材料按其受外界因素影响导致材料变色分类，主要分为：光敏变色材料、热敏变色材料、电致变色材料以及一些特殊的变色材料，如压致变色材料、溶剂致变色材料等。目前在纺织品加工上应用最多、工艺最为成熟的是热敏变色，其次是光敏变色，湿敏变色用于纺织品加工的报道不多，至于压敏和导电变色材料则一般不用于纺织品加工。

2．1光敏变色材料

物质颜色随照射光而变化的性能称为“光敏变色性”或“光致变色性”，简称光变色性。光敏变色材料是一种能在紫外线或者可见光的照射下发生变色、光线消失后又可以逆变到原来颜色的功能性染料。目前光敏变色材料已发展到有四个基本色：紫色、黄色、蓝色、红色，这四种光变材料其初始结构均为闭环型，即印在织物上没有色泽，当在紫外线照射下才呈现出紫色、黄色、蓝色、红色。也可以和一般色染料拼混一起使用。用光敏染料红与涂料蓝拼混后印花，织物表面呈现蓝色，在紫外线照射下则变成蓝紫色。

2．2热敏变色材料

热敏变色材料是指具有热致变色性能的材料。热致变色性，即某些物质可在特定环境温度下由于结构变化而发生颜色变化，也称“热变色性”或“热敏变色性”。热敏变色材料之所以能够变色是由于变色体能引起内部结构的变化，从而导致颜色的改变。当温度降低时，颜色又复原。热敏变色染料种类有无机类、液晶类和有机类之分。

2．3湿敏变色材料

随湿度的变化而产生颜色变化的材料叫做湿敏变色材料。变色的主要原因是空气中的湿度能够导致染料本身结构变化，从而对日光中可见光部分的吸收光谱发生改变，同时环境湿度对变色体的变色有一定的催化作用。湿敏变色染料主要应用于纺织品的印花加工，该类变色印花浆主要成分是变色钴复盐，通常为一种无机变色涂料。日本大日精化工业公司生产的Seilkaduel Colour在干燥时为白色，润湿后显色并具有可逆性；日本御国色素公司生产的SA Medium9208涂料在干燥时为白色，润湿后则显透明感而花型消失。如果将印花色浆中变色涂料巧妙结合，用于毛巾、浴巾、手帕泳装、沙滩服等的印花，干燥时为白色，润湿后显示各种颜色，获得别致的印花图案。

3电子信息纺织品

随着电子信息技术与智能纺织品领域交叉学科的不断发展，电子信息智能纺织品发展迅速，由原来的军事和航空领域向生活领域扩展。国外现已开发的电子信息智能纺织品是将柔性电子元件植入纺织品内部，使传感器、柔性体纺织开关、柔性电子线路板、导电纱线与纺织品融为一体，主要有以下几类［5］。

3．1光纤防护服

光纤传感器是一种可以探测应变、温度、电流、磁场等信号的纤维传感器。科研人员研制出一种有毒介质探测织物，该织物是在其中嵌入一些光导纤维传感器，当传感器接触到某些气体、电磁能、生物化学或其他有毒介质时，被激发产生一种报警信号，提醒暴露在有毒气体中的穿着者，以及提高战士在战场上的生存能力。这些“精明”的纺织品可制作消防人员、有毒物质工作者的保护性服装。

3．2智能监测服

英国的SmartLife技术公司开发的针织“线状电子换能器”获得了一项国际专利。据悉，该装置呈针织结构，至少包括1个以导电纤维为原料的针织结构换能

专题与论述