智能纤维

智能纤维
一、智能纤维的定义
智能纤维是指当纤维所处的环境发生变化时，纤维的长度形状温度颜色和渗透速率等随之发生敏锐响应，即突破性变化的纤维。

二、智能纤维的分类及其具体内容
由智能纤维的定义知纤维的每一个物理特性都可能随环境而变化，因此这里的分类主要针对纤维的各个物理特性来分类。

1.智能调温纤维
定义：
智能调温纤维是指纤维材料的表面温度能够随着环境的改变而发生一定的改变。

加工方法：
目前，生产智能调温纤维(纺织品)加工方法有以下4种：中空纤维浸渍法；熔融复合纺丝法；涂层等后整理法，微胶囊复合纺丝法。

并且由于一系列技术和成本问题微胶囊复合纺丝法生产智能调温纤维是目前实用的先进的加工方法。

应用领域：
1）保护性织物
在头盔、护膝等保护性织物织造中采用调温粘胶纤维可适当控制这些部位的汗液产生与排放。

2）服装、鞋帽
调温粘胶纤维具有调温功能和良好的舒适性，可应用于外衣、内衣、鞋袜、帽子、手套等，由于老人和婴幼儿对温度变化较敏感，因此在服饰领域应用较广泛。

3）医疗卫生用品
将调温粘胶通过混纺或交织加入到手术服、床上材料及精心护理所用良好的辅助治疗方面。

4）汽车内装置
对汽车内部诸如地板、车顶、车座的物品应用调温纺织品，通过相变材料的吸热或放热可保持车内温度恒定，具有明显的调温效果。

2.智能变色纤维
定义：
所谓变色纤维是一种具有特殊组成或结构的、在受到光、热、水分或辐射等外界条件刺激后可以自动改变颜色的纤维。

变色纤维目前主要品种有光致变色和温致变色两种。

前者指某些物质在一定波长的光线照射下可以产生变色现象，而在另外一种波长的光线照射下(或热的作用)，又会发生可逆变化回到原来的颜色；后者则是指通过在织物表面粘附特殊微胶囊，利用这种微胶囊可以随温度变化而颜色变化的功能，而使纤维产生相应的色彩变化，并且这种变化也是可逆的。

加工方法：
1）光致变色纤维的加工方法
将有机光致变色化合物溶解在高分子溶液中，制成纺丝液，再通过静电纺丝技术将该纺丝液制备成纳米纤维。

有光致变色材料为螺噁嗪型、螺吡喃型、二芳基乙烯型、俘精酸酐型、偶氮染料型等。

高分子材料为聚乙烯吡咯烷酮树脂、聚苯乙烯树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚乙烯醇、PET树脂等
2）温致变色纤维的加工方法
由于温致变色纤维的加工方法在国内缺乏研究所以作者没有找到相关制备方法的资料。

应用领域：
最早的应用实例是在越南战争时期，美国的CYANAMIDE公司为满足美军对作战服装的要求而开发的一种可以吸收光线后颜色改变的织物。

而我国的东华大学采用淡黄绿色的三甲基螺呃嗪为光敏剂，与聚丙烯切片共混后制成切片经高温熔融纺丝形成的光敏纤维也具有良好的性能。

这种纤维经过紫外线的照射后能迅速地由无色变为蓝色，光照停止后又可以迅速变为无色，并且具有良好的耐洗性能和一定的光照耐久性。

相应的产品还有日本KANEBO公司的光敏变色织物，而由这种织物制成的T恤衫早在1989年就供应市场了。

美国的CLEMSON大学和GEOR—GIA理工学院等几所大学最近已经开始研究改变光敏纤维的表面涂层材料，而使纤维的颜色能够实现自动控制。

在民用领域，光敏变色纤维主要运用于娱乐服装、安全服和装饰品以及防伪标识上。

3.形状记忆纤维
定义：
形状记忆纤维是指纤维第一次成型时,能记忆外界赋予的初始形状,定型后的纤维可以任意发生形变，并在较低的温度下将此形变固定下来（二次成型）或者是在外力的强迫下将此变形固定下来。

当给于变形的纤维加热或水洗等外部刺激条件时，形状记忆纤维可回复原始形状，也就是说最终的产品具有对纤维最初形状记忆的功能。

加工方法：
1）聚合物后期整理，赋予天然的或人造的纤维以形状记忆功能；
2）利用形状记忆材料直接织造或合成记忆纤维；
3）利用改性方法，将具有形状记忆的高分子材料接枝到纤维上，使纤维拥有形状记忆效应。

应用领域：
形状记忆纤维不仅可用于加工智能服装，也可应用在医学领域。

比如将形状记忆温度设置在人体体温附近，那么用这种纤维制成的丝线，就可作为手术缝合线或医疗植入物。

由于该材料具有记忆功能，它能以一个松散线团的形式切入伤口，当其被加热到体温时，材料“记忆”起事先设计好的形状和大小，便会收缩拉紧伤口，待伤口愈合好后，材料自行分解，然后无害地为人体所吸收。

4.电子智能纤维及其纺织品
定义：
电子织物，又称智能布块，不仅具备可穿戴和外观柔顺等常规性质，而且能够监测环境事件、执行计算任务并具备无线通信能力。

计算、通信、电池与连接部件成为织物内在的组成部分，“隐”于织物之中．织物系统可收集敏感信息、监测环境事件并借助无线信道将数据传送至外部网络，以供进一步地计算处理。

加工方法：
给织物加入控制和感应模块后，织能够感知和处理外界以及皮肤外表信息。

主要问题在于硬件模块的设计以及服务的方式。

应用领域：
电子织物可用作定制各类穿戴式或非穿戴式系统的计算母板，为物理世界与信息系统的融合提供新型计算载体，在军事、医疗、体育、公共安全和消费电子等各个方面具备广阔的应用前景。

穿戴式织物系统主要指各种特殊服饰，如婴儿ＳＩＤＳ监护衣，夹克、太阳能织物手提袋、乔治亚穿戴母板、步态捕获外套、闪光Ｔ恤和神经电刺激治疗衣；非穿戴式织物系统则包括窗帘、帷幔、地板系统等应用，如织物烤箱、声波定位系统等．电子织物是构建穿戴系统的理想载体。

现有的穿戴计算机一般由多个独立组件连接而成，附着在身体某些特定位置，比如腰带处理系统、眼镜显示器和腕式键盘等。

电子织物将穿戴计算盒子和连接导线“化于无形”、完全隐入衣物，使得穿戴式织物系统的外在形式即为衬衣、裤子或者其它服饰，具备移动性、可穿戴性、持续可用性等特点。

三、智能纤维及其织物未来产业化模式的探讨
这里探讨的智能纤维及其织物未来产业化模式主要涉及以上四种智能纤维及其织物。

这四种纤维及其织物可用于不同的领域。

在其传统的服装领域，这四种纤维可以单独某种织成服装也可用混纺的方式用几种纤维织成具有不同特性的服装。

其中智能调温纤维加上电子智能纤维在未来的民用领域有相当大的发展前途。

在这里将会涉及纤维制造商和服装设计制造商，下面我们先来探讨对于调温纤维加上电子智能纤维及其织物的未来服装设计的产业模式。

对于纤维制造商来说如果要迅速推广其织物最好的方法是自家建设小型的服装设计公司，并用自家的纤维设计少量的并且有创新性的服装作为展示并且少量推向市场。

当这种服装大受欢迎的时候可以给合作伙伴提供这些纤维。

所以在这种产业模式中纤维制造商在其中主要提供技术指导和智能系统的设计，纤维制造商需作出完整的技术方案并提供给服装设计商。

并且对于调温纤维的制造商来说还可以进军家具和家居市场，如提供纤维给床单制造商以制造出可以调温的被罩也可以给家具商提供家具表面纤维层。

变色纤维加上智能控制纤维在未来的物联网中将扮演重要的角色。

可以用电脑来控制家具的色调是很有意义的一件。

对于一个物联网公司来讲可以在其物联网控制中加上家具的本身的色调调节。

如果可能还可以加上智能调温纤维。

并且对于大多数的金属类的工具可以加上调温纤维层以使它们更利于在冬天或者夏天使用。

其中纤维制造商需做主要的贡献和努力。

在这些应用中纤维制造以及服装设计和物联网公司扮演着推动智能纤维发展的重要角色。

其中物联网公司和纤维制造商的深度合作，以及其共同开发的主要设计方案将是智能纤维产业链中的核心。