智能纺织品_1

• 从目前世界上已有和正在开发的智能纺织品的品种来看， 纺织品的智能化一般是通过以下途径来实现的。
• (1)智能材料的开发是智能纺织品开发的基础。利用高分子
化学和物理原理，合成能对环境刺激进行响应的智能高聚 物，或对原有的高聚物或天然高分子进行改性，使其具有 智能化特征。例如通过对“变色脂”表皮颜色变化机理的 研究，已研制出一种变色 蛋白质纤维，用以制成织物， 就可做成对某些特定刺激(如光、热等)进行响应的变色服 装。
Cont.
• Smart materials and structures can be defined as the materials and structures that sense and react to environmental conditions or stimuli, such as those from mechanical, thermal, chemical, electrical, magnetic or other sources. According to the manner of reaction, they can be divided into passive smart, active smart and very smart materials. Passive smart materials can only sense the environmental conditions or stimuli; active smart materials will sense and react to the conditions or stimuli; very smart materials can sense, react and adapt themselves accordingly. An even higher level of intelligence can be achieved from those intelligent materials and structures capable of responding or activated to perform a function in a manual or preprogrammed manner.
• 智能纺织品是继功能纺织品之后出现的又一种类型的高科 技纺织品。它的开发不论采用何种途径，不同学科的合作 是十分必要的，不仅需要纺织工业内部纤维、纺织、染整 和服装设计、制造部门间的合作，更需要多学科如生物、 电子、材料、化工等学科的相互渗透、交叉和融合。智能 纺织品近年来发展很快，它在增加服装功能性和舒适性、 提高人们生活质量、改善劳动条件、满足某些特种行业和 特种场合的需要等方面，正在发挥越来越重要的作用。随 着人们生活水平的提高，相信智能纺织品的发展会更快， 必将对人类日常生活产生越来越显著的影响。
• 多媒体数码夹克
• 德国著名英飞凌公司研制了一种新型的智能夹克,一款内 置MP3播放机的夹克。这种配备蓝牙技术的夹克把MP3播 放机与内置播放系统连接起来，可以播放音乐和收听广播。 夹克的内置系统包括CPU、存储器等，衣料内埋有光纤， 衣服上植有软触式控制器，衣领部位植有微型麦克风和立 体声耳机。光纤能连接随身携带的电子产品，软触式控制 器实现MP3播放机的控制，麦克风和耳机则可与外界对话 和收听广播，从而形成一个简易的网络系统。
4 智能纺织品的开发途径
• 通过引入新材料，采用新的生产方法和新的组合，各种服 装比以往更舒适、耐久和功能化。不久的将来，植入小到 原子尺寸的微型计算机的织物，能自行除尘的织物、对环 境刺激有响应的多功能军服、运动服、休闲服等将成为现 实。 • 随着先进科技的引入，如纳米技术、生物技术以及先进的 纺织技术等，纺织工业无论在服装行业，还是技术纺织品 领域，都存在无限的机遇与潜力。 • 生物技术、信息科学及材料 科学的发展，将对纺织工业 发生重要的影响。
Takagi对智能材料的定义是,能够在最优条件下调整自身
性能,以适应环境变化的材料; Shahinpoor对智能材料的定 义是,对所在环境的变化具有自动的或固有的感知或探测
能力,并能作出某些反应或变化的材料。
What are smart materials and structures?
• Nature provides many examples of smart structures. The simple single-celled living creature may highlight the fundamentals. various environmental conditions or stimuli act on the outer layer. These conditions or stimuli may be in the form of force, temperature, radiation, chemical reactions, electric and magnetic fields. Sensors in the outer layer detect these effects, and the resulting information is conveyed for signal processing and interpretation, at which point the cell reacts to these environmental conditions or stimuli in a number of ways, such as movement, changing chemical composition and reproductive actions. Nature has had billions of years and a vast laboratory to develop life, whereas humankind has just begun to create smart materials and structures.
• At even higher levels, like very smart or intelligent materials, another kind of unit is essential, which works like the brain.
3 智能纺织品的应用
3.1 消极智能纺织品
• 不仅能感应外界环境的刺激，还能有所相 应，既有传感器的作用，又有执行器的作 用，可与特定和环境相协调。 • 形状记忆纺织品。 • 防水透气织物。 • 变色织物。 • 蓄热和调温织物。 • 调温电加热织物。
3.3 高级智能纺织品
• 又称适应性智能纺织品，是最高水平的智 能纺织品。它们除对外界环境刺激能感知 和相应外，还能自动调节以适应外界环境 的条件和刺激。卫生保健服、隔热服装、 情感服装、军用保护服、军装等。
织品的开发为其创造了新的卖点。近年来,智能纺织品已
经引起人们越来越多的关注,成为纺织工业的未来。
1.1 智能纺织品的定义
• 1989年,日本最早定义了智能材料( Intelligent Material)的 概念。在美国,将这一类材料称为机敏材料(Smart Material)。最早的智能材料通常被认为是形状记忆蚕丝。 Vigo和他的同事却认为,由Marsh等人1929年开发的具有 干湿折皱回复功能的纤维素织物是最早的智能纺织品。
2.2 智能纺织品的分类
• • • 智能纺织品是从纺织纤维类消费品中派生出的新型纺织品. 这类纺织品可以对外界条件作出感应和反应,同时还保留着美学和技术特征。 智能纺织品比一般的机织物和针织物具备更多的功能,而且大多数智能纺织品 的命名是与其某种功能相关的。 • • 智能纺织品通常是由传感器、驱动单元和控制单元三部分组成。 智能纺织品根据其对外界变化的反应方式分为：消极智能纺织品、积极智能 纺织品和高级智能纺织品。消极智能纺织品仅能感知外界环境的变化或刺激; 积极智能纺织品具有感知外界环境变化或刺激,并作出反应的能力;高级智能纺 织品除了感知、反应,并能自我调节,以适应外界环境的变化或刺激。
• 传感器监测服装
• 光纤传感器是一种可以探测到应变、温度、电流、磁场等 信号的纤维传感器。美国Georgia理工学院的研究人员将 光纤传感器植入衬衣来探测心率的变化，并根据光纤断裂 后输出信号的变化，来判断士兵受伤的部位和程度，该衬 衣用于儿童和病人的日常监护也有很好的前景。此外研究 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。
• (2)对普通纺织品进行智能加工整理，赋予其智能特性。如 利用功能整理剂整理织物，使织物具有新的功能与智能。
• (3)将普通纤维与特种纤维，如光导纤维，交织或 将特种纤维编人织物中，赋予织物智能特性。 • (4)将织物与智能型膜材等材料复合，制得智能型 复合织物。 • (5)在织物设计中，根据特定的应用场合，通过织 物组织结构设计使织物对特定的环境刺激具有响 应特征。 • (6)将织物或服装与其他外加元件，如电子元件、 高技术传感器、检测器、报警器等相结合，从而 制得智能型纺织品或智能服装。
Three components may be present in such materials: sensors, actuators and controlling units.
• The sensors provide a nerve system to detect signals, thus in a passive smart material, the existence of sensors is essential. • The actuators act upon the detected signal either directly or from a central control unit; together with the sensors, they are the essential element for active smart materials.
• 生命衬衫系统
• 美国加州生命衬衫公司研制出一种可使医生及时了解病人 身体状况的“生命衬衫”。这种衬衫装有六个传感器，它 能将使用者的身体状况通过随身携带的微型电脑经互联网 随时传送给医生。六个传感器分别织入领口、腋下、胸骨 及腹部等部位，与佩带在腰带上的微型电脑连接，可将使 用者的心跳、呼吸、心电图及胸、腹腔容积变化等指标及 时送到分析中心，再由分析中心将结果通知医生。由于 “生命衬衫”既可以像普通衣服那样进行洗涤，又可以使 医生及时了解使用者的身体状况，尤其是对于防止心绞痛、 睡眠性呼吸暂停等突发性衰竭比较有效，因此受到西方医 学界的高度评价。
智能纺织品与服装 Smart textiles and clo,世界纺织品的格局发生了巨大变化,以纺织服
装为主的传统产业在发达的西方国家正在慢慢地消失风采, 而一种崭新的智能纺织品的出现,使得纺织服装业逐渐步 入智能型纺织品时代,并对世界纺织服装业形成新的挑战。 对于正在走下坡路的传统纺织服装行业来说,大量智能纺
• 此类纺织品对外界条件和刺激仅能感知，如光导纤维能感 知外界刺激并有传导作用，可用作测量应变、温度、压力、 电流、磁场的传感器，但其功能的提供是被动的。比如，
一件隔热的外套，无论外界温度的高低只能保持隔热至某
一温度；防火服无论周围是否有火焰，其防火性不变，即 无自动调节作用。
3.2 积极智能纺织品