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Classificazione e applicazione di Smart Fabric Textiles

Breve introduzione di Smart Fabric

È molto probabile che tu senta le parole di smart fabric, cos'è esattamente smart fabric? La risposta breve è: copre la produzione di fibre di alta qualità e ad alte prestazioni, la produzione intelligente di tessuti di fascia alta e l'industria della moda rappresentata da marchi di abbigliamento e abbigliamento. Le applicazioni dei prodotti si estendono anche dal campo dell'abbigliamento salvagente ai settori medico e sanitario, ecologia e protezione ambientale, militare e aerospaziale.

Molti paesi hanno anche introdotto strategie di sviluppo nel settore tessile, rifocalizzando lo sviluppo economico nazionale nel settore tessile. Ad esempio, gli Stati Uniti hanno proposto lo "Smart Textile Plan" e hanno istituito il "Revolutionary Fiber and Fabric Manufacturing Research Center"; La Germania ha formulato la strategia nazionale "Future Textile" e la formazione della "German Future Textile Alliance". La parola chiave “tessile intelligente” nel piano di sviluppo dell'industria tessile emesso dal Ministero dell'Industria e dell'Information Technology della Cina è apparsa molte volte, proponendo di rafforzare l'integrazione di tecnologia elettronica, tecnologia dell'informazione e tecnologia tessile per sviluppare prodotti tessili intelligenti. Si può vedere che le prospettive di sviluppo dei tessuti tessili intelligenti sono illimitate e che i tessuti tessili intelligenti diventeranno la direzione di sviluppo chiave e un importante punto di crescita economica dell'industria tessile e dell'abbigliamento in futuro.

Questo articolo inizia con i concetti di base dei tessuti tessili intelligenti, riassume i principali tipi di tessuti tessili intelligenti e le loro applicazioni, prevede brevemente il trend di sviluppo dei tessuti tessili intelligenti e mira a fornire informazioni utili ai professionisti nello sviluppo e nella produzione di tessuti intelligenti tessuti.

Definizione di base di tessuti tessili intelligenti

Materiali intelligenti

Il concetto di "materiali intelligenti" è stato proposto per la prima volta dal professor Toshiyoshi Takagi del Giappone. Ha avanzato questo concetto nel 1989 integrando il contenuto della scienza dell'informazione con la struttura e la funzione dei materiali. Materiale intelligente significa che il materiale stesso può percepire stimoli esterni e, in base ai cambiamenti delle condizioni esterne, dare risposte corrispondenti ed eseguire azioni corrispondenti. In generale, i materiali intelligenti sono nuovi materiali funzionali con sette funzioni: funzione di rilevamento, funzione di feedback, riconoscimento delle informazioni e funzione di accumulo, funzione di risposta, capacità di autodiagnosi, capacità di autoriparazione e capacità di adattamento.

Materiali tessili intelligenti

I materiali tessili intelligenti significano che oltre allo stile estetico e alla vestibilità dei normali materiali tessili, i materiali possono anche rilevare i cambiamenti nell'ambiente esterno e fornire feedback modificando uno o più dei loro parametri di prestazione, in modo da rispondere all'ambiente esterno e si adattano per ottenere Un nuovo tipo di materiale tessile adattato all'ambiente.

Tessuti intelligenti

I tessuti tessili intelligenti si riferiscono a tessuti tessili ottenuti tramite filatura, tessitura e altri processi che utilizzano fibre tessili intelligenti come materie prime, o tessuti tessili intelligenti ottenuti combinando altri materiali intelligenti con tessuti tessili. Lo stesso tessuto intelligente è un sistema che include un'unità di rilevamento, un'unità di feedback e un'unità di risposta (esecuzione). Rispetto alle fibre intelligenti, è più facile raggiungere lo scopo di "intelligenza" integrando elementi di rilevamento, elementi di feedback ed elementi di risposta.

Classificazione dei tessuti tessili intelligenti

Al momento, i tessuti smart fabric si dividono in smart fabric passivi (passivi), smart fabric attivi (attivi) e smart fabric avanzati.

Tessuti tessili intelligenti passivi

I tessuti tessili intelligenti passivi possono solo percepire cambiamenti o stimoli nell'ambiente esterno, ma non possono adattarsi ai cambiamenti esterni. Sono la prima generazione di tessuti tessili intelligenti. Come l'abbigliamento anti-ultravioletto, i tessuti in tessuto antibatterico, i tessuti in tessuto rivestito in ceramica e i tessuti di guida della luce sono tutti tessuti in tessuto intelligente passivo. In effetti, i tessuti tessili intelligenti passivi sono ancora al di sotto della portata dei tessuti tessili intelligenti in senso stretto e dovrebbero essere chiamati più accuratamente tessuti in tessuto funzionali.

Tessuti in tessuto smart attivi

I tessuti in tessuto smart attivi non solo possono percepire cambiamenti o stimoli nell'ambiente esterno, ma anche rispondere di conseguenza ai cambiamenti nel mondo esterno. È la seconda generazione di tessuti tessili intelligenti. Ad esempio, i tessuti in tessuto a memoria di forma, i tessuti in tessuto impermeabile e permeabile all'umidità, gli indumenti per l'accumulo di calore a cambiamento di fase e i tessuti in tessuto termocromico leggero sono tutti tessuti intelligenti attivi.

Tessuti in tessuto intelligenti avanzati

I tessuti smart fabric avanzati, noti anche come tessuti tessili super smart e tessuti smart adattivi, sono la terza generazione di tessuti smart fabric, che coinvolgono comunicazione, rilevamento, intelligenza artificiale, biologia e altre discipline high-tech. Può percepire cambiamenti o stimoli nell'ambiente esterno e rispondere di conseguenza, adattandosi all'ambiente esterno attraverso l'autoregolazione. Al momento, i tessuti tessili intelligenti avanzati sono ancora agli inizi e attendono ulteriori ricerche.

I principali tipi di tessuti tessili intelligenti e le loro applicazioni

principali tipi di tessuti tessili intelligenti e loro applicazioni

Tessuti in tessuto che cambiano colore in modo intelligente

Definizione e classificazione dei tessuti tessili intelligenti che cambiano colore

I tessuti in tessuto che cambiano colore intelligenti si riferiscono a tessuti in tessuto i cui cambi di colore con cambiamenti negli stimoli esterni (come luce, elettricità, pressione, temperatura, ecc.). Questo tipo di tessuti in tessuto intelligente comprende principalmente tessuti in tessuto fotocromico, tessuti in tessuto termocromico, tessuti in tessuto elettrocromico, tessuti in tessuto piezocromico e tessuti in tessuto cromato bagnato.

I tessuti in tessuto fotocromatico sono l'effetto di scolorimento della trasformazione della sostanza A nella sua sostanza isomerica B sotto l'azione di diverse onde luminose. Le due sostanze A e B hanno spettri di assorbimento e strutture del livello di energia differenti. Rimuovere la sorgente luminosa o passare a un'altra sorgente luminosa, B viene convertito in A e il colore ritorna al colore originale; I tessuti in tessuto termocromico sono dovuti alla struttura molecolare del pigmento sul tessuto che può cambiare con la temperatura, che provoca cambiamenti di colore; I tessuti in tessuto elettrocromico si riferiscono alle proprietà ottiche dei materiali (tasso di riflessione, assorbimento, trasmissione della luce, ecc.) Producono cambiamenti di colore stabili e reversibili sotto l'azione di un campo elettrico esterno; I tessuti in tessuto che cambiano colore sensibili alla pressione percepiscono il cambiamento di colore della parte pressurizzata del tessuto attraverso una matrice formata dall'intreccio di fibre conduttive.

Applicazione di tessuti in tessuto che cambiano colore intelligente

I tessuti in tessuto che cambiano colore hanno una migliore vestibilità e possono essere utilizzati nei settori civile, militare e ad alto rischio. In campo militare, può essere utilizzato per il camouflage militare, come l'abbigliamento mimetico che cambia colore controllabile; in campo medico, può essere utilizzato per il monitoraggio medico, come l'abbigliamento per bambini, per monitorare se il bambino ha la febbre attraverso i cambiamenti di colore degli indumenti; protezione speciale per la sicurezza sul lavoro, come l'esposizione a lungo termine a sostanze chimiche Nell'ambiente di pericoli o forti radiazioni, il colore dei vestiti cambierà; il campo digitale, come l'abbigliamento elettrocromico, può realizzare la funzione di uno schermo televisivo sull'abbigliamento; il campo della moda, come ombrelli fotocromatici, magliette fotocromatiche, ecc. La maglietta fotocromatica è mostrata in Figura 1.

Figura 1 Maglietta fotocromatica

Figura 1 Maglietta fotocromatica

Tessuto intelligente per il controllo della temperatura

Definizione e classificazione dei tessuti tessili per il controllo intelligente della temperatura

Intelligente controllo della temperatura i tessuti in tessuto possono essere suddivisi in tre categorie: tessuti in tessuto per isolamento termico, tessuti in tessuto per raffreddamento e tessuti in tessuto per controllo automatico della temperatura in base alla loro risposta allo stimolo della temperatura esterna.

I tessuti in tessuto per isolamento termico utilizzano fibre di accumulo termico della luce solare o fibre del lontano infrarosso per ottenere l'isolamento termico. La fibra di accumulo termico solare deve irradiare la luce visibile e i raggi del vicino infrarosso dalla luce solare assorbita al corpo umano sotto forma di calore per ottenere l'effetto di conservazione del calore; la fibra del lontano infrarosso converte il calore emesso dal corpo umano in un certo intervallo di lunghezze d'onda dei raggi del lontano infrarosso. Si irradia nuovamente al corpo umano per ridurre la perdita di calore accelerando la circolazione sanguigna e ottenere l'effetto di conservazione del calore. Pertanto, le prestazioni di conservazione del calore della fibra del lontano infrarosso sono migliori.

I tessuti in tessuto refrigerante includono principalmente tessuti ultravioletti e schermanti dal calore, tessuti freschi e tessuti che dissipano il calore. I tessuti ultravioletti e di schermatura termica vengono miscelati uniformemente con polvere di ceramica fine che può riflettere i raggi ultravioletti in una soluzione polimerica e quindi trasformati in fibre. Il suo tasso di assorbimento della luce visibile e del vicino infrarosso è basso, il che fa sentire fresco il corpo umano. La temperatura in questo tessuto è di 2 ~ 4 ℃ inferiore a quella del tessuto di cotone convenzionale; il tessuto fresco aggiunge ossido di metallo alla fibra di poliestere, attraverso l'ossido di metallo per indebolire lo sbiadimento dei vestiti causato dai raggi ultravioletti e dalla luce, rendere più fresco l'interno dei vestiti, può ridurre 5 10 XNUMX ℃; Il tessuto di dissipazione del calore viene miscelato con il rivestimento in polvere di metallo nella fibra, in modo che il calore emesso dal corpo umano possa essere rapidamente dissipato verso il mondo esterno attraverso la polvere metallica ad alta conducibilità termica come Fe, Cu, Al, Zn.

I tessuti in tessuto con regolazione automatica della temperatura possono regolare la temperatura in entrambe le direzioni. In generale, è una combinazione di tecnologia a cambiamento di fase e tecnologia di produzione di fibre. Può assorbire e rilasciare energia termica in base all'aumento e alla diminuzione della temperatura ambiente.

Applicazione di tessuti tessili per il controllo della temperatura intelligente

I tessuti in tessuto per il controllo intelligente della temperatura possono essere utilizzati per indumenti civili, come giubbotti di raffreddamento, abbigliamento sportivo, tute da sci, ecc., Mostrato nella Figura 2; abbigliamento professionale, come tute spaziali, tute antincendio, mute da sub, ecc .; per scopi medici, è possibile realizzare bende a temperatura costante per proteggere le ferite. Per evitare che la temperatura locale sia troppo alta o troppo bassa; Nella produzione automobilistica, può essere utilizzato per sedili e tetti all'interno delle automobili.

Figura 2 Giubbotto di raffreddamento

Figura 2 Giubbotto di raffreddamento

Tessuti in tessuto a memoria di forma

Definizione e classificazione dei tessuti in tessuto a memoria di forma

I tessuti in tessuto a memoria di forma si riferiscono a tessuti in tessuto che possono modificare la forma, le dimensioni o la struttura interna del tessuto dopo essere stati sottoposti a stimoli esterni (come temperatura, umidità, luce, campo magnetico, valore di pH), ma possono tornare allo stato originale in condizioni specifiche. Compresi tessuti in lega a memoria di forma, tessuti in tessuto polimero a memoria di forma e tessuti in tessuto idrogel a memoria di forma.

I tessuti tessili in lega a memoria di forma si riferiscono alle leghe metalliche nei tessuti tessili che possono essere trasformati tra una varietà di diverse strutture cristalline dopo la stimolazione termica, che può causare cambiamenti nel tessuto, come leghe oro-cadmio, leghe nichel-titanio, rame-alluminio- leghe di nichel e leghe di alluminio-zinco. ; I tessuti in tessuto polimerico a memoria di forma sono polimeri formati impiantando una matrice mobile attraverso metodi di reticolazione fisica o chimica permanente, la matrice può immagazzinare energia di deformazione meccanica e la deformazione può essere ripristinata dopo che il tessuto è stato stimolato dall'esterno; I tessuti in tessuto idrogel a memoria di forma raggiungono la memoria di forma attraverso gli idrogel, che possono gonfiarsi in acqua ma sono insolubili in acqua.

Applicazione di tessuti in tessuto a memoria di forma

I tessuti in tessuto a memoria di forma sono utilizzati principalmente in settori diversi dal ferro, resistenza agli urti e altri campi funzionali e estetici, come l'abbigliamento antiscottatura. Quando l'abbigliamento è esposto ad alte temperature, la fibra cambia da una superficie piana a una forma a pagoda per ottenere l'effetto di proteggere il corpo umano; i tessuti in tessuto idrogel a memoria di forma sono principalmente utilizzati nelle divise per i lavoratori marittimi; Controllare la figura 3 per gli indumenti a memoria di forma; Le fibre a memoria di forma sono anche utilizzate principalmente nei cuscini e nelle imbottiture dei materassi.

Figura 3 Abbigliamento Oricalco

Figure 3 Indumenti a memoria di forma

Tessuti in tessuto impermeabile e traspirante

Definizione e classificazione dei tessuti tessili impermeabili e traspiranti

Impermeabile e i tessuti in tessuto permeabili all'umidità sono anche chiamati “tessuti traspiranti”, il che significa che il tessuto non viene bagnato dall'acqua sotto una certa pressione dell'acqua, rendendolo idrorepellente. Allo stesso tempo, il sudore emesso dal corpo umano può essere trasmesso al tessuto sotto forma di vapore acqueo. All'esterno è scomodo non accumulare condensa tra la superficie del corpo umano e il tessuto. Comprende principalmente 4 tipi di tessuti ad alta densità impermeabili e permeabili all'umidità, membrane microporose, membrane non porose e tipi intelligenti.

Il tessuto ad alta densità impermeabile e permeabile all'umidità utilizza il principio delle molecole di gas che si diffondono da alta concentrazione a bassa concentrazione. Quando il corpo umano suda, il sudore può diffondersi all'esterno attraverso il tessuto e quando il tessuto è bagnato, le fibre possono gonfiarsi lateralmente e gli spazi diventano più piccoli per ottenere l'effetto impermeabile; Il tessuto impermeabile e permeabile all'umidità della membrana microporosa realizza impermeabilità e permeabilità all'umidità attraverso la differenza di dimensioni tra il diametro della goccia di pioggia e il diametro molecolare del vapore acqueo; membrana non porosa impermeabile e tessuto permeabile all'umidità migliora la superficie della membrana attraverso le caratteristiche idrofile delle molecole Tensione per ottenere l'effetto impermeabile; Il tessuto intelligente impermeabile e permeabile all'umidità significa che il tessuto può regolare automaticamente la permeabilità all'umidità in base alle diverse caratteristiche ambientali. Ad esempio, il tessuto ha un'elevata permeabilità all'umidità ad alta temperatura per ottenere un'eccellente dissipazione del calore e un effetto di traspirazione, mentre il tessuto a bassa temperatura Una bassa permeabilità all'umidità può ridurre la dissipazione del calore e migliorare il riscaldamento.

Applicazione di tessuti in tessuto impermeabile e traspirante

Tessuti in tessuto impermeabili e permeabili all'umidità possono essere utilizzati per indumenti militari, come uniformi da pilota, tute navali, ecc .; uniformi da lavoro speciali, come uniformi antincendio, uniformi della polizia, uniformi chirurgiche, indumenti protettivi polari, ecc .; può essere utilizzato anche per tute da sci, tute da alpinismo, abbigliamento sportivo, ecc. Scarpe sportive, tende, ecc .; I tessuti Diary e Azekura sviluppati da Mitsubishi, in Giappone, possono essere utilizzati come abbigliamento sportivo e pannolini per bambini, ecc., Che possono controllare la permeabilità all'umidità del tessuto attraverso la temperatura corporea. Vedere la Figura 4 per il tessuto impermeabile e traspirante.

C: \ Users \ Administrator \ Desktop \ Figure 4 Tessuto impermeabile e traspirante.jpg Figura 4 Tessuto impermeabile e traspirante

Figura 4 Tessuto impermeabile e traspirante

Informazioni elettroniche Smart Textile

Definizione e classificazione delle informazioni elettroniche sui tessuti intelligenti

Il tessuto intelligente delle informazioni elettroniche è una combinazione di componenti microelettronici flessibili e tessuti in tessuto, in modo che il sensore possa percepire i cambiamenti nell'ambiente esterno, l'elaboratore delle informazioni elabora le informazioni, formula giudizi ed emette istruzioni, quindi cambia lo stato iniziale del materiale attraverso il conducente per adattarsi al mondo esterno Cambiamenti nell'ambiente, in modo da ottenere l'autodiagnosi, l'autoregolazione, l'auto-riparazione e altre funzioni. Le principali tecnologie adottate secondo i diversi modi di combinare componenti microelettronici e tessuti in tessuto sono la tecnologia modulare, la tecnologia embedded e la tecnologia basata sulle fibre.

La tecnologia modulare consiste nell'integrare direttamente componenti elettronici come moduli funzionali su tessuti in tessuto, come l'aggiunta di vari sensori direttamente al tessuto per monitorare la temperatura del corpo umano, il ritmo cardiaco e altri dati; la tecnologia incorporata consiste nell'integrare direttamente i componenti elettronici nelle parti dei tessuti, come il collegamento di circuiti stampati attraverso filati conduttivi, sensori flessibili basati su tessuto, circuiti integrati, ecc .; La tecnologia a base di fibre utilizza fibre o tessuti per formare direttamente componenti elettronici e sensori, come display flessibili in tessuto, materiali flessibili sensibili alla pressione, ecc.

Applicazione di informazioni elettroniche Smart Textile

Informazioni elettroniche I tessuti intelligenti in tessuto sono ampiamente utilizzati e sono uno dei tessuti intelligenti più promettenti. Può essere utilizzato in aspetti medici e sanitari, come camicie mediche, come mostrato nella Figura 5. Può monitorare la temperatura corporea, il battito cardiaco, la pressione sanguigna e altri dati di chi lo indossa per realizzare il monitoraggio remoto dei pazienti in ospedale. Quando si verifica un'emergenza, l'ospedale può trovarla attraverso il sistema di posizionamento sulla maglietta Per i pazienti di emergenza, ci sono calzini intelligenti, tute per neonati intelligenti e altri indumenti intelligenti simili utilizzati per scopi medici; per lo sport e il fitness, è utile che gli utenti controllino il tempo di esercizio, l'intensità, la distanza, il consumo di energia e altri parametri di esercizio, come la frequenza cardiaca. Il reggiseno di monitoraggio è mostrato nella Figura 6 Abbigliamento sportivo intelligente Colmar, ecc .; utilizzato in prodotti digitali multimediali, come la giacca musicale, mostrata nella Figura 7. Non solo può riprodurre musica memorizzata in anticipo dall'utente, ma anche ascoltare programmi radiofonici. La funzione di riproduzione musicale è fornita da una tastiera capacitiva completamente in tessuto di controllo, la principale fonte di energia è l'energia solare, l'energia eolica, ecc.; per scopi militari, come uniformi da combattimento incorporate con sensori ultra-micro, che possono identificare le parti ferite e sanguinanti dei soldati. Le divise di questa parte possono espandersi e contrarsi immediatamente per fermare l'emorragia. Ci sono anche paracadute intelligenti in grado di rilevare le condizioni dell'aria e del suolo e cambiare la direzione e la velocità di volo nel tempo.

Figura 5 camicia medica

Figura 5 camicia medica

Figura 6 Reggiseno per il monitoraggio della frequenza cardiaca

Figura 6 Reggiseno per il monitoraggio della frequenza cardiaca

Figura 7 giacca musicale

Figura 7 giacca musicale

Il trend di sviluppo dei tessuti tessili intelligenti

I tessuti tessili intelligenti non solo promuovono la trasformazione e il potenziamento dell'industria tessile, ma promuovono anche lo sviluppo di industrie emergenti dirompenti. In futuro, il trend di sviluppo dei tessuti tessili intelligenti è il seguente.

Le funzioni dei singoli prodotti sono più diverse. Al momento, le funzioni della maggior parte dei singoli pezzi di tessuti tessili intelligenti sono relativamente singole e il monitoraggio fisiologico, l'impermeabilità e la permeabilità all'umidità, il controllo della temperatura e altre funzioni dovrebbero essere concentrate su un capo di abbigliamento per aumentare la diversificazione delle funzioni dei singoli prodotti.

La performance di presa è più perfetta. La ricerca sui tessuti tessili intelligenti è ancora agli inizi e la direzione della ricerca si concentra principalmente sugli aspetti funzionali, mentre la lavabilità, la piegabilità e il comfort degli indumenti devono ancora essere continuamente migliorati.

I prodotti sono più sicuri e più rispettosi dell'ambiente. In particolare, i tessuti in tessuto intelligente con informazioni elettroniche devono non solo ridurre il potenziale danno al corpo umano come le radiazioni elettromagnetiche, ma anche prestare attenzione al risparmio energetico e alla protezione ambientale nel processo di produzione.

Il prezzo è più abbordabile. I tessuti tessili intelligenti hanno uno spazio di sviluppo più ampio solo se sono accessibili alle persone e sono generalmente accettati e utilizzati dai consumatori.

Conclusione

I tessuti tessili intelligenti hanno una vasta gamma di applicazioni e avranno un impatto importante in ambito medico e sanitario, sport e tempo libero, aerospaziale, militare e altri aspetti. Pur promuovendo lo sviluppo tecnologico dei tessuti e dell'abbigliamento in tessuto, delle informazioni elettroniche, dei materiali e di altri campi, migliora anche notevolmente la qualità della vita delle persone che aggiunge più possibilità alla nostra vita migliore.

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