智能服装材料及其在安全性服装中的应用

2020-08-04丁颖

ViVi美眉 2020年2期

关键词：应用

丁颖

关键词：智能服装材料;安全性服装;应用

前言：智能服装作为服装行业的一个主要分支，随着科学技术的不断发展，为智能服装技术发展不断向前奠定了坚实的基础。当前，智能服装无论是在材料开发还是智能元件使用上都在进步，随着人们生活水平的提高，对智能服装方面的需求也在逐渐增加。基于此，文章就智能服装材料及其具体应用展开详细分析。

一、智能服装材料简述

1.1 研究情况

智能服装材料即拥有传统服装材料风格与智能材料特性的服装材料，这种材料兼具信息存储、传递及转化等功能。其形状主要分为三维块状、一维纤维状、纳米粉体状、二维薄膜状等。这里面智能纤维因为长径比可加工且较大，故而这方面研究相对成熟。在服装功能逐渐扩展的当下，很多非纤维状电子信息材料逐渐应用到服装行业中，并且逐渐与服装结合起来。

當前，智能服装材料设计思想主要包含材料多功能复合及仿生设计两种。对此，国外发达国家的研究较为先进，例如，芬兰智能电子信息材料已经实现量化生产，但因为智能服装材料研究兴起时间较短，且不同国家对此有不同的见解，当前难以形成规范化的知识体系。再者，产品可靠性与性能特点也需要进一步研究，当前国内的研究主要是借鉴国外经验，一些研究学者在智能服装材料开发及应用方面作了简单介绍。随着时间的推移，这两年来，国内开始创立自然科学基金，加大了相关项目的研究，尤其是在航空航天智能服装材料方面的研究。

1.2 智能服装材料开发及应用

现今，智能服装材料种类与分类较多，常见的两类主要为：一、智能纤维;二、非纤维类智能服装材料，这里面电子元件十分常见。

（1）智能纤维。智能纤维服装材料，在智能服装材料开发及应用中十分常见，下面文章将主要介绍其中几种。

1）智能凝胶纤维。智能凝胶纤维即在外界环境刺激下发生体态变化的凝胶纤维。结合外界刺激情况，又可以将其分为温敏、电敏、pH 响应性等种类，这里面最为常见的是pH响应性凝胶纤维。

智能凝胶纤维因其自身的相容性、适应性，常被应用于智能纺织中，例如，智能抗菌、防紫外线织物及蓄冷纺织品等。

2）形状记忆纤维。形状记忆纤维主要指的是在特定条件下产生塑性形变，或者在特定外界条件下可以恢复到最初形状的纤维，一般情况下可以将原始纤维设计为螺旋、直线与波浪形。形状记忆纤维主要分为：记忆合金纤维、聚合物纤维、形状记忆功能纤维等3种。

形状记忆纤维常在纺织品中使用，另外，也可以将其研制成多功能与品种的服饰，例如，防水透湿服、抗浸保温服、隔热服等。特别是可以将其应用到下面几种地方：一、领口、下摆、袖口等有一定保形要求的位置;二、可用在衣服肘部、膝部等位置;三、用在保形性差的针织材料中，有效调整织物性能。

3）相变纤维。相变纤维可以自动感知温度环境变化而智能调温。其可以将相变材料技术和纤维制造技术融于一体。这里面的物质通过物质形态的转化可以让纤维进行双向温度调节。若外界环境温度较高且超过材料标准数值，则材料会发挥其制冷效果;相反，材料则会发挥自身的放热效果，从而更好地适应周遭的温度环境。相变材料可以分为无机、有机、复合材料三种。其加工方法主要分为微胶囊混合法、复合纺丝法、涂层法。当前市场中有代表性的相变纤维产品有很多，这些产品能在复杂的温度环境下循环利用，因此这类材料常在滑雪服、军服、登山服中使用。

4）智能变色纤维。智能变色纤维材料作为一种特殊材料，在外界环境的刺激下，其可以发生相应的颜色变化。一、温敏变色纤维。温敏变色纤维原理为：在外界环境的作用下，纤维内层及表面变色物质会发生结构转变，当其他温度刺激时，这种变色物质会恢复原来的状态，即颜色出现可逆变化。也是基于这一特点，使得这一材料多用于军事伪装中。二、光敏变色纤维。其变色原理是：可见光照射中，一些化合物分子结构会发生变化并产生新的化合物，当在另外的光照下，这一化合物会恢复原状态，如此循环即出现可逆变化。关于这一材料的研究，国内东华大学中曾做过相关研究，即在自然光下光敏变色纤维可以在蓝色和无色中出现可逆变化。

5）光导纤维。光导纤维可以将光封闭到纤维内部，且可以用波导形式传输光学的复合纤维，所以这一纤维也叫智能光纤。这种材料主要包括2 部分，即包层与纤芯，其传输性能优异，可以提供准确的系统状态信息。当前波导传输中常见的2 种纤维结构主要为：一、阶跃型。这种类型的光导纤维包层和纤芯界面可以构成全反射，所以光在里面主要呈现锯齿状前行。二、梯度型。梯度型光导纤维光芯折射率会随着轴线径向而减小，所以传输期间会产生周期发散与汇聚，最终呈波浪式前行。制备光导纤维的方法包括沉积法、棒管法、离子交换法、共混法等。光导纤维柔性好、直径细、容易加工，另外还有信息感知与传输等功能，因此常被认作首选传感材料，且近些年常用在不同传感器中，以便能对外界环境压力、位移、温度等情况进行合理监控。

（2）非纤维类智能服装材料。

智能纤维在服装中有很多应用形式，而非纤维智能服装材料的应用主要是通过附加形式和服装结合在一起，尤其是对电子智能服装材料。电子智能服装材料作为信息技术与电子技术的融合，将其应用到纺织服装中，即为电子智能服装材料。为了在其中有效融入科技与时尚，同时兼顾服装的实用性，现阶段电子智能服装材料物理性能主要特点为：一、拉伸强度较高;二、撕裂强度较高;三、耐磨损性较强;四、渗透性可控;五、可洗涤;六、尺寸较稳定;七、具有较强的应变恢复性;八、质量较轻。

微型器件与柔性器件研究推动了非纤维类智能服装材料在服装中的应用，电子类产品运行和供电电源密切相关。微型器件即为人们常说的智能传感器，例如常见的光线传感器、微芯片传感器等，柔性器件像软键盘、柔性开关及柔性显示器等。供电电源作为电子信息类服装发展的重要阶段，一直以来很多新型供电方式的出现，给这类服装行业发展提供了新的机遇。例如，常见的体能发电、温差发电及太阳能发电等。

二、安全性服装设计

安全性服装设计将安全作为主要目标，这里主要研究的是智能化安全服装，将智能服装材料当作安全因子，是实现智能化安全服装的主要基础，但将其用于服装中可能存在安全性与舒适性方面的问题，基于此，研发安全性服装期间应加强功能、色彩、款式三项设计融合，另外，还应合理运用多学科知识。

2.1 设计原则

安全性服装设计将用户作为核心，安全作为主要目标，智能服装材料在安全服装设计中的应用也应遵循如下原则，做到下面几点：一、分析设计群体需求;二、优化设计手段;三、保证设计过程安全环保。安全性服装中的安全，即需要对服装设计进行安全评价，标准即为对安全性服装的安全性进行评定的主要依据，再者，标准相对较多，即使是统一服装，在不同国家其对应的标准也各不相同，例如，常见的国际标准、英国标准、国标、欧洲标准等;再者，不同服装种类下的标准也各有差异，例如，婴幼儿与成年人、孕妇等服装方面的标准各不相同，所以将智能服装材料用到安全性服装中需要注意建立服装安全系统，便于在其中形成良性循环。

2.2 设计方法

和传统的服装色彩和款式设计不同的是，将智能服装材料用到安全性服装实践期间，可以将色彩、款式、功能设计等融为一体。

（1）功能设计;安全性服装将安全放在首位，但受到智能服装材料的影响，尤其是电子类材料，其难以进行随意编织，所以将智能服装材料应用到安全性服装中一定要加强功能设计，例如，结合服装款式和结构对柔性电路进行设计。开展功能设计期间，需要先结合目标用户需求展開详细调查，在对传统服装进行分析，找到其中的优劣势，避免在新设计中增加工作量。再者，采集功能设计手段，然后结合用户需求做好信息筛选，在此期间，还应努力协调各方矛盾，最后选择最佳设计方案。

（2）款式设计。安全性服装在对款式进行设计期间，应与功能设计相结合，选择恰当方法开展实际设计工作，例如常见的刺绣与图案设计等，确保服装功能与美观性相互统一。

服装款式设计方法较多，但因为安全性服装是新的种类，进行款式设计时没有太多可参照的范本。早期的安全性服装设计更加看重功能，所以美观性难以达到用户审美要求，但近年来随着科学和时尚的高效结合，安全性服装设计逐渐朝着时尚的方向发展。

（3）色彩设计。色彩设计和款式设计作为服装设计的重点，智能服装材料在安全性服装中的应用应充分考虑色彩设计。近几年，某公司婴儿连体衣设计中，电子元件设计中使用了绿色，可以让人忽略电子元件的危险性与生硬特点。当前，服装设计师在服装设计方面主要从色彩位置、形状、面积等方面入手，确保服装更加舒适，从而将服装设计中的色彩、功能、款式等设计融合起来。再加上纳米技术、微胶囊技术等的应用也为色彩设计提供有力支持。另外，近年来的流行色也为色彩设计提供了新的方向。