Classification et application des textiles en tissu intelligent

Brève introduction de Smart Fabric

Vous êtes le plus susceptible d'entendre les mots du tissu intelligent, qu'est-ce qu'un tissu intelligent exactement? La réponse courte est la suivante: il couvre la fabrication de fibres de haute qualité et haute performance, la fabrication intelligente de textile haut de gamme et l'industrie de la mode représentée par les marques de vêtements et de vêtements. Les applications des produits s'étendent également du domaine des vêtements de sauvetage aux domaines médical et sanitaire, écologique et environnemental, militaire et aérospatial.

De nombreux pays ont également introduit des stratégies de développement dans le domaine textile, recentrant le développement économique national sur le domaine textile. Par exemple, les États-Unis ont proposé le «Smart Textile Plan» et créé le «Revolutionary Fiber and Fabric Manufacturing Research Center»; L'Allemagne a formulé la stratégie nationale «Future Textile» et la formation de «l'alliance allemande du futur textile». Le mot clé «textile intelligent» dans le plan de développement de l'industrie textile publié par le ministère de l'Industrie et des Technologies de l'information de la Chine est également apparu à plusieurs reprises, proposant de renforcer l'intégration de la technologie électronique, des technologies de l'information et de la technologie textile pour développer des produits textiles intelligents. On peut voir que les perspectives de développement des textiles en tissu intelligents sont illimitées et que les textiles en tissu intelligents deviendront la direction clé du développement et le point de croissance économique important de l'industrie du textile et de l'habillement à l'avenir.

Cet article commence par les concepts de base des textiles textiles intelligents, résume les principaux types de textiles textiles intelligents et leurs applications, prédit brièvement la tendance de développement des textiles textiles intelligents et vise à fournir des informations utiles aux praticiens du développement et de la fabrication de tissus intelligents les textiles.

Définition de base des textiles textiles intelligents

Matériaux intelligents

Le concept de «matériaux intelligents» a été proposé pour la première fois par le professeur Toshiyoshi Takagi du Japon. Il a proposé ce concept en 1989 en intégrant le contenu de la science de l'information à la structure et à la fonction des matériaux. Un matériau intelligent signifie que le matériau lui-même peut percevoir des stimuli externes et, en fonction des changements des conditions externes, faire des réponses correspondantes et effectuer des actions correspondantes. De manière générale, les matériaux intelligents sont de nouveaux matériaux fonctionnels avec sept fonctions: fonction de détection, fonction de rétroaction, fonction de reconnaissance et d'accumulation d'informations, fonction de réponse, capacité d'autodiagnostic, capacité d'auto-réparation et capacité d'adaptation.

Matériaux textiles intelligents

Les matériaux textiles intelligents signifient qu'en plus du style d'apparence et de la portabilité des matériaux textiles ordinaires, les matériaux peuvent également ressentir les changements dans l'environnement externe et faire des commentaires en modifiant un ou plusieurs de leurs paramètres de performance, afin de répondre à l'environnement externe. et s'ajuster pour réaliser un nouveau type de matière textile adapté à l'environnement.

Textile intelligent

les textiles en tissu intelligents font référence aux textiles en tissu obtenus par filage, tissage et autres processus utilisant des fibres textiles intelligentes comme matières premières, ou des textiles en tissu intelligents obtenus en combinant d'autres matériaux intelligents avec des textiles en tissu. Le textile intelligent lui-même est un système qui comprend une unité de détection, une unité de rétroaction et une unité de réponse (exécution). Par rapport aux fibres intelligentes, il est plus facile d'atteindre l'objectif «d'intelligence» en intégrant des éléments de détection, des éléments de rétroaction et des éléments de réponse.

Classification des textiles textiles intelligents

À l'heure actuelle, les textiles en tissu intelligents sont divisés en textiles en tissu intelligents passifs (passifs), en textiles en tissu intelligents actifs (actifs) et en textiles en tissu intelligents avancés.

Textiles en tissu intelligents passifs

Les textiles en tissu intelligents passifs ne peuvent percevoir que les changements ou les stimuli dans l'environnement extérieur, mais ne peuvent pas s'ajuster en fonction des changements externes. Il s'agit de la première génération de textiles en tissu intelligents. Comme les vêtements anti-ultraviolets, les textiles en tissu antibactérien, les textiles en tissu enduit de céramique et les tissus de guidage de la lumière sont tous des textiles en tissu intelligents passifs. En fait, les textiles en tissu intelligents passifs n'entrent toujours pas dans le champ d'application des textiles en tissu intelligents au sens strict et devraient être plus précisément appelés textiles en tissu fonctionnels.

Textiles textiles intelligents actifs

Les textiles en tissu intelligents actifs peuvent non seulement percevoir les changements ou les stimuli dans l'environnement extérieur, mais également réagir en conséquence aux changements dans le monde extérieur. Il s'agit de la deuxième génération de textiles en tissu intelligents. Par exemple, les textiles en tissu à mémoire de forme, les textiles en tissu imperméables et perméables à l'humidité, les vêtements de stockage de chaleur à changement de phase et les textiles en tissu thermochromique léger sont tous des textiles en tissu intelligents actifs.

Textiles en tissu intelligents avancés

Les textiles en tissu intelligents avancés, également appelés textiles en tissu super intelligents et textiles en tissu intelligents adaptatifs, constituent la troisième génération de textiles en tissu intelligents, impliquant la communication, la détection, l'intelligence artificielle, la biologie et d'autres disciplines de haute technologie. Il peut percevoir des changements ou des stimuli dans l'environnement extérieur et réagir en conséquence, en s'adaptant à l'environnement extérieur par l'autorégulation. À l'heure actuelle, les textiles intelligents avancés en sont encore à leurs balbutiements et attendent d'autres recherches.

Les principaux types de textiles textiles intelligents et leurs applications

Textiles en tissu intelligents à changement de couleur

Définition et classification des textiles textiles intelligents à changement de couleur

Les textiles en tissu intelligents à changement de couleur font référence aux textiles en tissu dont changements de couleur avec des changements dans les stimuli externes (tels que la lumière, l'électricité, la pression, la température, etc.). Ce type de textiles en tissu intelligents comprend principalement les textiles en tissu photochromique, les textiles en tissu thermochromique, les textiles en tissu électrochrome, les textiles en tissu piézochrome et les textiles en tissu chromique humide.

Les textiles en tissu photochromique sont l'effet de décoloration de la transformation de la substance A en sa substance isomère B sous l'action de différentes ondes lumineuses. Les deux substances A et B ont des spectres d'absorption et des structures de niveau d'énergie différents. Supprimez la source de lumière ou passez à une autre source de lumière, B est converti en A et la couleur revient à la couleur d'origine; Les textiles en tissu thermochromique sont dus à la structure moléculaire du pigment sur le tissu qui peut changer avec la température, ce qui provoque des changements de couleur; Les textiles en tissu électrochrome font référence aux propriétés optiques des matériaux (taux de réflexion, absorbance, transmission de la lumière, etc.) produisent des changements de couleur stables et réversibles sous l'action d'un champ électrique externe; Les textiles en tissu à changement de couleur sensibles à la pression détectent le changement de couleur de la partie pressurisée du tissu à travers une matrice formée par l'entrelacement de fibres conductrices.

Application de textiles textiles intelligents à changement de couleur

Les textiles en tissu à changement de couleur intelligent ont une meilleure portabilité et peuvent être utilisés dans les industries civiles, militaires et à haut risque. Dans le domaine militaire, il peut être utilisé pour le camouflage militaire, comme les vêtements de camouflage contrôlables à changement de couleur; dans le domaine médical, il peut être utilisé pour le suivi médical, tel que les vêtements pour bébés, pour contrôler si le bébé a de la fièvre grâce aux changements de couleur des vêtements; protection spéciale de la sécurité au travail, telle que l'exposition à long terme aux produits chimiques Dans l'environnement de dangers ou de fortes radiations, la couleur des vêtements changera; le domaine numérique, comme les vêtements électrochromiques, peut réaliser la fonction d'un écran de télévision sur les vêtements; le domaine de la mode, comme les parapluies photochromiques, les T-shirts photochromiques, etc. Le T-shirt photochromique est illustré à la figure 1.

Figure 1 T-shirt photochromique

Textile de contrôle de température intelligent

Définition et classification des textiles textiles à contrôle intelligent de la température

Intelligent contrôle de la température les textiles en tissu peuvent être divisés en trois catégories : les textiles en tissu à isolation thermique, les textiles en tissu rafraîchissant et les textiles en tissu à contrôle automatique de la température en fonction de leur réponse stimulante à la température extérieure.

Les textiles en tissu d'isolation thermique utilisent des fibres de stockage thermique du soleil ou des fibres infrarouges lointaines pour réaliser une isolation thermique. La fibre de stockage solaire thermique doit rayonner la lumière visible et les rayons infrarouges proches de la lumière solaire absorbée vers le corps humain sous forme de chaleur pour obtenir l'effet de conservation de la chaleur; la fibre infrarouge lointain convertit la chaleur émise par le corps humain en une certaine gamme de longueurs d'onde des rayons infrarouges lointains. Ré-irradiez vers le corps humain pour réduire la perte de chaleur en accélérant la circulation sanguine et obtenir l'effet de conservation de la chaleur. Par conséquent, les performances de conservation de la chaleur de la fibre infrarouge lointain sont meilleures.

Les textiles en tissu de refroidissement comprennent principalement les tissus de protection contre les ultraviolets et la chaleur, les tissus froids et les tissus dissipant la chaleur. Les tissus de protection contre les ultraviolets et la chaleur sont uniformément mélangés avec une poudre de céramique fine qui peut réfléchir les rayons ultraviolets dans une solution de polymère, puis filés en fibres. Son taux d'absorption de la lumière visible et du proche infrarouge est faible, ce qui donne au corps humain une sensation de fraîcheur. La température dans ce tissu 2 ～ 4 ℃ inférieure à celle d'un tissu en coton conventionnel; le tissu frais ajoute de l'oxyde métallique à la fibre de polyester, à travers l'oxyde métallique pour affaiblir la décoloration des vêtements causée par les rayons ultraviolets et la lumière, rendre l'intérieur des vêtements plus frais, il peut réduire 5 ～ 10 ℃; Le tissu de dissipation thermique est mélangé à un revêtement en poudre métallique dans la fibre, de sorte que la chaleur émise par le corps humain puisse être rapidement dissipée vers le monde extérieur à travers la poudre métallique à conductivité thermique élevée telle que Fe, Cu, Al, Zn.

Les textiles en tissu à régulation automatique de la température peuvent ajuster la température dans les deux sens. En général, il s'agit d'une combinaison de technologie à changement de phase et de technologie de fabrication de fibres. Il peut absorber et libérer de l'énergie thermique en fonction de l'élévation et de la baisse de la température ambiante.

Application de textiles textiles de contrôle de température intelligents

Les textiles en tissu à contrôle de température intelligent peuvent être utilisés pour les vêtements civils, tels que les gilets de refroidissement, les vêtements de sport, les combinaisons de ski, etc., représentés sur la figure 2; vêtements professionnels, tels que combinaisons spatiales, combinaisons de feu, combinaisons de plongée, etc. à des fins médicales, des bandages à température constante peuvent être fabriqués pour protéger les plaies. Pour éviter que la température locale ne soit trop élevée ou trop basse; Dans la construction automobile, il peut être utilisé pour les sièges et les toits des voitures.

Figure 2 Gilet de refroidissement

Textiles en tissu à mémoire de forme

Définition et classification des textiles en tissu à mémoire de forme

Les textiles en tissu à mémoire de forme font référence aux textiles en tissu qui peuvent changer la forme, la taille ou la structure interne du tissu après avoir été soumis à des stimuli externes (tels que la température, l'humidité, la lumière, le champ magnétique, la valeur du pH), mais peuvent revenir à l'état d'origine dans des conditions spécifiques. Y compris les textiles en tissu en alliage à mémoire de forme, les textiles en tissu polymère à mémoire de forme et les textiles en tissu hydrogel à mémoire de forme.

Les textiles en alliage à mémoire de forme font référence aux alliages métalliques des textiles en tissu qui peuvent être transformés entre une variété de structures cristallines différentes après une stimulation thermique, ce qui peut provoquer des changements de tissu, tels que les alliages or-cadmium, les alliages nickel-titane, le cuivre-aluminium. alliages de nickel et alliages aluminium-zinc. ; Les textiles en tissu polymère à mémoire de forme sont des polymères formés en implantant une matrice mobile par des procédés de réticulation physique ou chimique permanents, la matrice peut stocker de l'énergie de déformation mécanique et la déformation peut être restaurée après que le tissu est stimulé par l'extérieur; Les textiles en tissu hydrogel à mémoire de forme atteignent la mémoire de forme grâce aux hydrogels, qui peuvent gonfler dans l'eau mais sont insolubles dans l'eau.

Application de textiles en tissu à mémoire de forme

Les textiles en tissu à mémoire de forme sont principalement utilisés dans le non-fer, la résistance aux chocs et d'autres domaines fonctionnels et esthétiques, tels que les vêtements anti-brûlure. Lorsque le vêtement est exposé à des températures élevées, la fibre passe d'une surface plane à une forme de pagode pour obtenir l'effet de protection du corps humain; Les textiles en tissu hydrogels à mémoire de forme sont principalement utilisés dans les uniformes des marins; Vérifiez la figure 3 pour les vêtements à mémoire de forme; Les fibres à mémoire de forme sont également principalement utilisées dans les oreillers et les rembourrages de matelas.

Figure 3 Vêtements à mémoire de forme

Textiles en tissu imperméable et respirant

Définition et classification des textiles textiles imperméables et respirants

Résistant à l’eau et les textiles en tissu perméables à l'humidité sont également appelés « tissus respirants », ce qui signifie que le tissu n'est pas mouillé par l'eau sous une certaine pression d'eau, ce qui le rend hydrofuge. Dans le même temps, la sueur émise par le corps humain peut être transmise au tissu sous forme de vapeur d’eau. À l’extérieur, il est inconfortable de ne pas accumuler de condensation entre la surface du corps humain et le tissu. Il comprend principalement 4 types de tissus haute densité imperméables et perméables à l'humidité, des membranes microporeuses, des membranes non poreuses et des types intelligents.

Le tissu haute densité imperméable et perméable à l'humidité utilise le principe des molécules de gaz diffusant d'une concentration élevée à une concentration faible. Lorsque le corps humain transpire, la sueur peut se diffuser vers l'extérieur à travers le tissu et lorsque le tissu est mouillé, les fibres peuvent gonfler latéralement et les espaces deviennent plus petits pour obtenir un effet imperméable; Le tissu imperméable et perméable à l'humidité de la membrane microporeuse réalise l'imperméabilité et la perméabilité à l'humidité grâce à la différence de taille entre le diamètre de la goutte de pluie et le diamètre moléculaire de la vapeur d'eau; membrane non poreuse tissu imperméable et perméable à l'humidité améliore la surface de la membrane grâce aux caractéristiques hydrophiles des molécules Tension pour obtenir l'effet imperméable à l'eau; Le tissu intelligent imperméable et perméable à l'humidité signifie que le tissu peut ajuster automatiquement la perméabilité à l'humidité en fonction de différentes caractéristiques environnementales. Par exemple, le tissu a une perméabilité à l'humidité élevée à haute température pour obtenir une excellente dissipation thermique et un effet de transpiration, tandis que le tissu à basse température Une faible perméabilité à l'humidité peut réduire la dissipation thermique et améliorer le chauffage.

Application de textiles en tissu imperméable et respirant

Les textiles en tissu imperméables et perméables à l'humidité peuvent être utilisés pour les vêtements militaires, tels que les uniformes de pilote, les combinaisons navales, etc. uniformes de travail spéciaux, tels que uniformes de pompiers, uniformes de police, uniformes chirurgicaux, vêtements de protection polaires, etc. peut également être utilisé pour les combinaisons de ski, les combinaisons d'alpinisme, les vêtements de sport, etc. Chaussures de sport, tentes, etc. Les tissus Diary et Azekura développés par Mitsubishi, Japon peuvent être utilisés comme vêtements de sport et couches pour bébés, etc., ce qui peut contrôler la perméabilité à l'humidité du tissu par la température corporelle. Voir la figure 4 pour le tissu imperméable et respirant.

Figure 4 Tissu imperméable et respirant

Textile intelligent d'information électronique

Définition et classification des textiles textiles intelligents d'information électronique

Le textile intelligent d'information électronique est une combinaison de composants microélectroniques flexibles et de textiles textiles, de sorte que le capteur puisse percevoir les changements dans l'environnement externe, le processeur d'informations traite les informations, émet des jugements et émet des instructions, puis modifie l'état initial du matériau par le conducteur pour s'adapter au monde extérieur Changements dans l'environnement, afin de réaliser l'auto-diagnostic, l'autorégulation, l'auto-réparation et d'autres fonctions. Les principales technologies adoptées selon les différentes manières de combiner les composants microélectroniques et les textiles en tissu sont la technologie modulaire, la technologie embarquée et la technologie à base de fibres.

La technologie modulaire consiste à intégrer directement des composants électroniques en tant que modules fonctionnels sur des textiles en tissu, comme l'ajout de divers capteurs directement au tissu pour surveiller la température du corps humain, le rythme cardiaque et d'autres données; la technologie embarquée consiste à intégrer directement des composants électroniques dans des pièces dans des tissus, comme la connexion de cartes de circuits imprimés à travers des fils conducteurs, des capteurs flexibles à base de tissu, des circuits intégrés, etc. La technologie à base de fibres utilise des fibres ou des tissus pour former directement des composants électroniques et des capteurs, tels que des écrans textiles flexibles, des matériaux flexibles sensibles à la pression, etc.

Application des informations électroniques Smart Textile

Les textiles intelligents d'information électronique sont largement utilisés et sont l'un des textiles intelligents les plus prometteurs. Il peut être utilisé dans les aspects médicaux et de santé, tels que les chemises médicales, comme le montre la figure 5. Il peut surveiller la température corporelle, le rythme cardiaque, la pression artérielle et d'autres données du porteur pour réaliser une surveillance à distance des patients à l'hôpital. Lorsqu'une urgence survient, l'hôpital peut la trouver grâce au système de positionnement sur la chemise. Pour les patients d'urgence, il existe des chaussettes intelligentes, des combinaisons intelligentes pour bébé et d'autres vêtements intelligents similaires utilisés à des fins médicales; pour le sport et le fitness, il est pratique pour les utilisateurs de vérifier leur temps d'exercice, leur intensité, leur distance, leur consommation d'énergie et d'autres paramètres d'exercice, tels que la fréquence cardiaque. utilisé dans les produits numériques multimédias, tels que la jaquette de musique, illustré à la figure 6. Il peut non seulement lire de la musique stockée à l'avance par l'utilisateur, mais aussi écouter des programmes radio. La fonction de lecture de musique est fournie par un clavier capacitif en tissu complet, la principale source d'énergie est l'énergie solaire, l'énergie éolienne, etc. à des fins militaires, telles que les uniformes de combat intégrés avec des capteurs ultra-micro, qui peuvent identifier les parties blessées et saignantes des soldats. Les uniformes de cette partie peuvent immédiatement se dilater et se contracter pour arrêter le saignement. Il existe également des parachutes intelligents capables de détecter les conditions aériennes et au sol et de modifier la direction et la vitesse de vol dans le temps.

Chemise médicale Figure 5

Figure 6 Soutien-gorge de surveillance de la fréquence cardiaque

Veste de musique Figure 7

La tendance de développement des textiles en tissu intelligents

Les textiles en tissu intelligents favorisent non seulement la transformation et la modernisation de l'industrie textile, mais également le développement d'industries émergentes perturbatrices. À l'avenir, la tendance de développement des textiles en tissu intelligents est la suivante.

Les fonctions d'un seul produit sont plus diverses. À l'heure actuelle, les fonctions de la plupart des pièces uniques de textiles en tissu intelligent sont relativement uniques et la surveillance physiologique, la perméabilité à l'eau et à l'humidité, le contrôle de la température et d'autres fonctions doivent être concentrées sur un seul vêtement pour augmenter la diversification des fonctions d'un seul produit.

La performance de prise est plus parfaite. La recherche sur les textiles textiles intelligents en est encore à ses débuts et la direction de la recherche est principalement axée sur les aspects fonctionnels, tandis que la lavabilité, la pliabilité et le confort de port des vêtements doivent encore être améliorés en permanence.

Les produits sont plus sûrs et plus écologiques. En particulier, les textiles en tissu intelligents pour informations électroniques doivent non seulement réduire les dommages potentiels au corps humain tels que les rayonnements électromagnétiques, mais également prêter attention à la conservation de l'énergie et à la protection de l'environnement dans le processus de production.

Le prix est plus abordable. Les textiles en tissu intelligent n'ont un espace de développement plus large que s'ils sont abordables pour les gens et sont généralement acceptés et utilisés par les consommateurs.

Conclusion

Les textiles en tissu intelligent ont un large éventail d'applications et auront un impact majeur dans les domaines médical et de la santé, des sports et des loisirs, de l'aérospatiale, de l'armée et d'autres aspects. Tout en favorisant le développement technologique des tissus textiles et des vêtements, de l'information électronique, des matériaux et d'autres domaines, il améliore également considérablement la qualité de vie des personnes. La qualité de vie ajoute plus de possibilités à notre vie meilleure.