스마트 직물 섬유의 분류 및 적용

Smart Fabric 소개

스마트 패브릭이란 말을들을 가능성이 가장 큽니다. 정확히 스마트 패브릭이란 무엇입니까? 짧은 대답은 고품질 및 고성능 섬유 제조, 고급 섬유 스마트 제조, 의류 및 의류 브랜드로 대표되는 패션 산업을 다룹니다. 제품 응용 분야는 또한 생활 의류 분야에서 의료 및 건강, 생태 및 환경 보호, 군사 및 항공 우주 분야로 확장됩니다.

또한 많은 국가에서 섬유 분야의 개발 전략을 도입하여 국가 경제 발전을 섬유 분야에 다시 집중하고 있습니다. 예를 들어, 미국은“스마트 섬유 계획”을 제안하고“혁명적 인 섬유 및 직물 제조 연구 센터”를 설립했습니다. 독일은 "미래 섬유"국가 전략을 수립하고 "독일 미래 섬유 연합"을 구성했습니다. 중국 산업 정보 기술부가 발표 한 섬유 산업 발전 계획의 핵심어 인 '스마트 섬유'도 여러 차례 등장 해 스마트 섬유 제품 개발을위한 전자 기술, 정보 기술, 섬유 기술의 통합 강화를 제안했다. 스마트 원단 섬유의 발전 전망은 무한하며 스마트 원단은 향후 섬유 및 의류 산업의 핵심 발전 방향이자 중요한 경제 성장 포인트가 될 것임을 알 수있다.

이 기사는 스마트 직물 직물의 기본 개념으로 시작하여 스마트 직물 직물의 주요 유형 및 응용 분야를 요약하고 스마트 직물 직물의 개발 추세를 간략하게 예측하며 스마트 직물의 개발 및 제조에있어 실무자에게 유용한 정보를 제공하는 것을 목표로합니다. 직물.

스마트 직물 직물의 기본 정의

스마트 재료

“스마트 소재”의 개념은 일본의 타카 기 토시 요시 교수가 처음 제안했습니다. 그는 1989 년에 정보 과학의 내용과 재료의 구조 및 기능을 통합하여이 개념을 제시했습니다. 스마트 소재 란 소재 자체가 외부 자극을인지 할 수 있고, 외부 조건의 변화에 ​​따라 대응하고 대응 행동을 할 수 있음을 의미합니다. 일반적으로 스마트 소재는 센싱 기능, 피드백 기능, 정보 인식 및 축적 기능, 반응 기능,자가 진단 능력,자가 복구 능력, 적응 능력 등 XNUMX 가지 기능을 가진 새로운 기능성 소재입니다.

스마트 섬유 소재

스마트 텍스타일 소재는 일반 텍스타일 소재의 외관 스타일과 착용감 외에도 외부 환경의 변화를 감지하고 하나 이상의 성능 매개 변수를 변경하여 피드백을 만들어 외부 환경에 대응할 수 있음을 의미합니다. 환경에 적합한 새로운 유형의 섬유 소재를 달성하기 위해 스스로를 조정합니다.

스마트 섬유

스마트 직물 직물은 스마트 직물 섬유를 원료로 사용하여 방적, 직조 및 기타 공정을 통해 얻은 직물 직물 또는 다른 스마트 재료와 직물 직물을 결합하여 얻은 스마트 직물 직물을 말합니다. 스마트 섬유 자체는 감지 장치, 피드백 장치 및 응답 (실행) 장치를 포함하는 시스템입니다. 스마트 광섬유에 비해 감지 요소, 피드백 요소 및 응답 요소를 통합하여 "지능"의 목적을 달성하는 것이 더 쉽습니다.

스마트 직물 직물의 분류

현재 스마트 패브릭 텍스타일은 패시브 (패시브) 스마트 패브릭 텍스타일, 액티브 (액티브) 스마트 패브릭 텍스타일 및 고급 스마트 패브릭 텍스타일로 나뉩니다.

패시브 스마트 패브릭 섬유

패시브 스마트 패브릭 섬유는 외부 환경의 변화 나 자극 만 감지 할 수 있지만 외부 변화에 따라 스스로 조정할 수는 없습니다. 그들은 스마트 직물 섬유의 XNUMX 세대입니다. 자외선 방지 의류, 항균 직물 직물, 세라믹 코팅 직물 직물 및 도광 직물과 같은 모두 패시브 스마트 직물 직물입니다. 사실, 패시브 스마트 직물 직물은 엄격한 의미에서 여전히 스마트 직물 직물의 범위에 미치지 못하며 더 정확하게는 기능성 직물 직물이라고 불려야한다.

액티브 스마트 패브릭 섬유

액티브 스마트 패브릭 섬유는 외부 환경의 변화 나 자극을 감지 할 수있을뿐만 아니라 외부 세계의 변화에 ​​대응할 수 있습니다. XNUMX 세대 스마트 패브릭 섬유입니다. 예를 들어, 형상 기억 직물 직물, 방수 및 투습성 직물 직물, 상 변화 축열 의류 및 광-열 변색 직물 직물은 모두 활성 스마트 직물 직물입니다.

고급 스마트 패브릭 섬유

수퍼 스마트 패브릭 섬유 및 적응 형 스마트 패브릭 섬유로도 알려진 고급 스마트 패브릭 섬유는 통신, 감지, 인공 지능, 생물학 및 기타 첨단 기술 분야를 포함하는 스마트 패브릭 섬유의 XNUMX 세대입니다. 외부 환경의 변화 나 자극을인지하고 그에 따라 반응하여 자기 조절을 통해 외부 환경에 적응할 수 있습니다. 현재 고급 스마트 직물 섬유는 아직 초기 단계에 있으며 추가 연구를 기다리고 있습니다.

스마트 직물 직물의 주요 유형 및 그 응용

스마트 한 색상 변경 패브릭 직물

스마트 색상 변경 직물 직물의 정의 및 분류

스마트 색상 변화 직물 직물은 다음과 같은 직물 직물을 의미합니다. 색상 변경 외부 자극(예: 빛, 전기, 압력, 온도 등)의 변화로 인해 발생합니다. 이러한 유형의 스마트 직물 직물에는 주로 광변색 직물 직물, 열변색 직물 직물, 전기 변색 직물 직물, 압전 변색 직물 직물 및 습식 변색 직물 직물이 포함됩니다.

광 변색 직물 직물은 다른 광파의 작용하에 물질 A가 이성질체 물질 B로 변형되는 변색 효과입니다. 두 물질 A와 B는 흡수 스펙트럼과 에너지 레벨 구조가 다릅니다. 광원을 제거하거나 다른 광원으로 변경하면 B가 A로 변환되고 색상이 원래 색상으로 돌아갑니다. 감온 직물 직물은 직물의 안료 분자 구조가 온도에 따라 변할 수 있기 때문에 색상이 변합니다. 일렉트로 크로 믹 직물 직물은 재료의 광학적 특성 (반사율, 흡수율, 광 투과율 등)을 말하며 외부 전기장의 작용에 따라 안정적이고 가역적 인 색상 변화를 생성합니다. 압력에 민감한 색상 변화 직물 직물은 전도성 섬유를 섞어서 형성된 매트릭스를 통해 직물의 가압 부분의 색상 변화를 감지합니다.

스마트 색상 변화 직물 직물의 적용

스마트 한 색상 변경 패브릭 직물은 착용감이 더 좋으며 민간, 군사 및 고위험 산업에서 사용할 수 있습니다. 군사 분야에서는 제어 가능한 색상 변경 위장 의류와 같은 군사 위장에 사용할 수 있습니다. 의료 분야에서는 아기 옷과 같은 의료 모니터링에 사용할 수 있으며 옷 색깔 변화를 통해 아기가 열이 있는지 모니터링합니다. 화학 물질에 대한 장기 노출과 같은 특수 산업 안전 보호 위험 또는 강한 방사선 환경에서 옷의 색이 바뀝니다. 일렉트로 크로 믹 의류와 같은 디지털 분야는 의류에서 TV 화면의 기능을 실현할 수 있습니다. 포토 크로 믹 우산, 포토 크로 믹 티셔츠 등과 같은 패션 분야. 포토 크로 믹 티셔츠가 그림 1에 나와 있습니다.

그림 1 광 변색 티셔츠

지능형 온도 제어 섬유

지능형 온도 제어 직물 직물의 정의 및 분류

지능형 온도 제어 직물 직물은 외부 온도에 대한 자극 반응에 따라 보온 직물 직물, 냉각 직물 직물, 자동 온도 조절 직물 직물의 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다.

단열 섬유 직물은 태양열 축열 섬유 또는 원적외선 섬유를 사용하여 단열을 달성합니다. 태양열 저장 섬유는 흡수 된 태양 광에서 가시광 선과 근적외선을 열의 형태로 인체에 방사하여 보온 효과를 달성합니다. 원적외선 섬유는 인체에서 방출되는 열을 특정 파장 범위의 원적외선으로 변환합니다. 인체에 재 방사하여 혈액 순환을 촉진하여 열 손실을 줄이고 보온 효과를 얻습니다. 따라서 원적외선 섬유의 보온 성능이 더 좋습니다.

냉각 직물 직물은 주로 자외선 및 열 차폐 직물, 냉각 직물 및 방열 직물을 포함합니다. 자외선 및 열 차폐 직물은 고분자 용액에서 자외선을 반사 할 수있는 미세 세라믹 분말과 균일하게 혼합되어 섬유로 방사됩니다. 가시광 선과 근적외선의 흡수율이 낮아 인체가 시원하게 느껴집니다. 이 직물의 온도는 기존의 면직물보다 2 ~ 4 ℃ 낮습니다. 차가운 직물은 폴리 에스터 섬유에 금속 산화물을 추가하여 금속 산화물을 통해 자외선과 빛으로 인한 의류 퇴색을 약화시키고 옷 내부를 더 시원하게 만들며 5 ~ 10 ℃를 줄일 수 있습니다. 방열 원단은 섬유에 금속 분말 코팅과 혼합되어 인체에서 방출되는 열을 Fe, Cu, Al, Zn과 같은 열전도율이 높은 금속 분말을 통해 외부로 빠르게 방출 할 수 있습니다.

자동 온도 조절 직물 직물은 양방향으로 온도를 조절할 수 있습니다. 일반적으로 상 변화 기술과 섬유 제조 기술의 조합입니다. 주변 온도의 상승과 하강에 따라 열에너지를 흡수 및 방출 할 수 있습니다.

지능형 온도 제어 직물 직물의 적용

지능형 온도 제어 패브릭 직물은 그림 2에 표시된 냉각 조끼, 운동복, 스키 복 등과 같은 민간 의류에 사용할 수 있습니다. 우주복, 소방복, 잠수복 등과 같은 전문 의류; 의료 목적으로 상처를 보호하기 위해 항온 붕대를 만들 수 있습니다. 지역 온도가 너무 높거나 낮은 것을 방지하기 위해; 자동차 제조에서 자동차 내부의 시트 및 지붕에 사용할 수 있습니다.

그림 2 냉각 조끼

형상 기억 직물 직물

형상 기억 직물 직물의 정의 및 분류

형상 기억 직물 직물은 외부 자극 (예 : 온도, 습도, 빛, 자기장, pH 값)을받은 후 직물의 모양, 크기 또는 내부 구조를 변경할 수 있지만 원래 상태로 돌아갈 수있는 직물 직물을 말합니다. 특정 조건에서. 형상 기억 합금 직물 직물, 형상 기억 폴리머 직물 직물 및 형상 기억 하이드로 겔 직물 직물 포함.

형상 기억 합금 직물 직물은 열 자극 후 다양한 결정 구조 사이에서 변형 될 수있는 직물 직물의 금속 합금을 말하며, 이는 금-카드뮴 합금, 니켈-티타늄 합금, 구리-알루미늄과 같은 직물 변화를 일으킬 수 있습니다. 니켈 합금 및 알루미늄-아연 합금. ; 형상 기억 고분자 직물 직물은 영구적 인 물리적 또는 화학적 가교 방법을 통해 이동 가능한 매트릭스를 이식하여 형성된 고분자로, 매트릭스는 기계적 변형 에너지를 저장할 수 있으며 직물이 외부에 의해 자극 된 후에 변형이 복원 될 수 있습니다. 형상 기억 하이드로 겔 직물 직물은 물에서는 팽창 할 수 있지만 물에는 불용성 인 하이드로 겔을 통해 형상 기억을 달성합니다.

형상 기억 직물 직물의 응용

형상 기억 직물 직물은 주로 비철, 내 충격성 및 기타 기능성 분야 및 안티 스케일 의류와 같은 미적 분야에서 사용됩니다. 의류가 고온에 노출되면 섬유가 평평한 표면에서 탑 모양으로 바뀌어 인체를 보호하는 효과를 얻습니다. 형상 기억 하이드로 겔 직물 직물은 주로 해양 근로자를위한 유니폼에 사용됩니다. 형상 기억 의류는 그림 3을 참조하십시오. 형상 기억 섬유는 주로 베개와 매트리스 패딩에 사용됩니다.

그림 3 형상 기억 의류

방수 및 통기성 직물 직물

방수 및 통기성 직물 직물의 정의 및 분류

방수의 투습 원단은 '통기성 원단'이라고도 하는데, 이는 일정 수압 하에서는 원단이 물에 젖지 않아 발수 기능이 있다는 뜻입니다. 동시에 인체에서 배출되는 땀은 수증기 형태로 직물에 전달될 수 있습니다. 겉으로는 인체 표면과 원단 사이에 결로 현상이 쌓이지 않아 불편하다. 주로 방수·투습 고밀도 원단, 미세다공성막, 비다공성막, 스마트형 4종으로 구성된다.

방수 및 투습이 가능한 고밀도 직물은 고농도에서 저농도로 확산되는 가스 분자 원리를 사용합니다. 인체가 땀을 흘리면 땀이 직물을 통해 외부로 확산 될 수 있으며, 직물이 젖 으면 섬유가 옆으로 부풀어 오르고 틈이 작아 져 방수 효과를 얻을 수 있습니다. 미세 다공성 멤브레인 방수 및 투습 직물은 빗방울 직경과 수증기 분자 직경의 크기 차이를 통해 방수 및 투습성을 실현합니다. 비 다공성 막 방수 및 투습성 직물은 방수 효과를 달성하기 위해 분자 장력의 친수성 특성을 통해 막 표면을 개선합니다. 지능형 방수 및 투습성 직물은 직물이 다양한 환경 특성에 따라 자동으로 수분 투과성을 조정할 수 있음을 의미합니다. 예를 들어, 직물은 고온에서 높은 투습성을 가지고있어 뛰어난 방열 및 땀 효과를 달성하는 반면, 저온의 직물 낮은 투습성은 열 방출을 줄이고 발열을 향상시킬 수 있습니다.

방수 및 통기성 직물 섬유 적용

방수 및 투습성 직물 직물은 파일럿 유니폼, 해군 복 등과 같은 군복에 사용될 수 있습니다. 소방복, 경찰 복, 수술복, 극지 보호 복 등과 같은 특수 작업복; 스키 복, 등산복, 운동복 등에도 사용할 수 있습니다. 운동화, 텐트 등; 일본 미쓰비시가 개발 한 다이어리와 아제 쿠라 원단은 운동복, 아기 기저귀 등으로 활용이 가능하며 체온을 통해 원단의 투습성을 조절할 수있다. 방수 및 통기성 직물은 그림 4를 참조하십시오.

그림 4 방수 및 통기성 직물

전자 정보 스마트 섬유

전자 정보 스마트 직물 섬유의 정의 및 분류

전자 정보 스마트 섬유는 유연한 마이크로 전자 부품과 직물 섬유의 조합으로 센서가 외부 환경의 변화를 감지하고 정보 프로세서가 정보를 처리하고 판단을 내리고 지시를 내리고 재료의 초기 상태를 변경합니다. 운전자를 통해 외부 세계 환경 변화에 적응하여 자기 진단, 자기 규제, 자기 수리 및 기타 기능을 달성합니다. 마이크로 전자 부품과 직물 섬유를 결합하는 다양한 방법에 따라 채택 된 주요 기술은 모듈 기술, 임베디드 기술 및 섬유 기반 기술입니다.

모듈 식 기술은 인체 온도, 심장 리듬 및 기타 데이터를 모니터링하기 위해 다양한 센서를 직물에 직접 추가하는 것과 같이 직물 직물의 기능 모듈로 전자 부품을 직접 통합하는 것입니다. 임베디드 기술은 전도성 원사, 패브릭 기반 연성 센서, 집적 회로 등을 통해 회로 기판을 연결하는 것과 같은 패브릭의 부품에 전자 부품을 직접 통합하는 것입니다. 섬유 기반 기술은 섬유 또는 직물을 사용하여 섬유 유연한 디스플레이, 유연한 감압 재료 등과 같은 전자 부품 및 센서를 직접 형성합니다.

전자 정보 스마트 텍스타일 적용

전자 정보 스마트 직물 직물은 널리 사용되고 있으며 가장 유망한 스마트 직물 직물 중 하나입니다. 그림 5와 같이 의료용 셔츠와 같은 의료 및 건강 측면에서 사용할 수 있습니다. 착용자의 체온, 심장 박동, 혈압 및 기타 데이터를 모니터링하여 병원 환자의 원격 모니터링을 실현할 수 있습니다. 응급 상황이 발생하면 병원은 셔츠의 위치 확인 시스템을 통해 찾을 수 있습니다. 응급 환자에게는 스마트 양말, 스마트 베이비 점프 수트 및 의료용으로 사용되는 기타 유사한 스마트 의류가 있습니다. 스포츠 및 피트니스의 경우 사용자가 운동 시간, 강도, 거리, 에너지 소비 및 기타 운동 매개 변수 (예 : 심박수)를 확인하는 것이 편리합니다. 모니터링 브래지어는 그림 6에 나와 있습니다. Colmar 스마트 스포츠웨어 등; 그림 7과 같이 뮤직 재킷과 같은 멀티미디어 디지털 제품에 사용됩니다. 사용자가 미리 저장 한 음악을 재생할 수있을뿐만 아니라 라디오 프로그램도들을 수 있습니다. 음악 재생 기능은 전체 패브릭 정전 식 키보드 컨트롤에 의해 제공되며, 주요 에너지 원은 태양 에너지, 풍력 에너지 등입니다. 군인의 부상 및 출혈 부분을 식별 할 수있는 초 미세 센서가 내장 된 전투복과 같은 군사 목적을 위해. 이 부분의 유니폼은 즉시 팽창 및 수축하여 출혈을 멈출 수 있습니다. 또한 공기와 지상 상태를 감지하고 비행 방향과 속도를 시간에 따라 변경할 수있는 스마트 낙하산도 있습니다.

그림 5 의료용 셔츠

그림 6 심박수 모니터링 브래지어

그림 7 뮤직 재킷

스마트 원단 섬유의 발전 추세

스마트 직물 섬유는 섬유 산업의 변화와 업그레이드를 촉진 할뿐만 아니라 파괴적인 신흥 산업의 발전을 촉진합니다. 향후 스마트 직물 섬유의 발전 추세는 다음과 같다.

단일 제품 기능이 더 다양합니다. 현재 대부분의 스마트 원단 직물의 기능은 상대적으로 단일이며, 생리적 모니터링, 방수 및 투습성, 온도 조절 및 기타 기능은 단일 제품 기능의 다양 화를 위해 의류에 집중되어야합니다.

촬영 성능이 더 완벽합니다. 스마트 직물 섬유에 대한 연구는 아직 초기 단계에 있으며, 연구 방향은 주로 기능적 측면에 초점을 맞추고있는 반면 의류의 세탁 성, 접힘 성 및 착용감은 여전히 ​​지속적으로 개선되어야합니다.

제품은 더 안전하고 환경 친화적입니다. 특히 전자 정보 스마트 직물은 전자파 등 인체에 대한 잠재적 인 위해를 줄일뿐만 아니라 생산 과정에서 에너지 절약과 환경 보호에도 신경을 써야한다.

가격이 더 저렴합니다. 스마트 섬유 직물은 사람들에게 저렴하고 일반적으로 소비자가 받아들이고 사용하는 경우에만 개발을위한 더 넓은 공간을 갖습니다.

결론

스마트 직물 섬유는 다양한 응용 분야를 가지고 있으며 의료 및 건강, 스포츠 및 레저, 항공 우주, 군사 및 기타 측면에 큰 영향을 미칠 것입니다. 직물 섬유 및 의류, 전자 정보, 재료 및 기타 분야의 기술 발전을 촉진하는 동시에 사람들의 삶의 질을 크게 향상시켜 더 나은 삶에 더 많은 가능성을 추가합니다.