Пропустить

Классификация и применение смарт-текстиля

Содержание

Краткое введение в Smart Fabric

Скорее всего, вы услышите слова «умная ткань», что такое «умная ткань»? Краткий ответ: он охватывает производство высококачественного и высокопроизводительного волокна, интеллектуальное производство высококачественного текстиля и индустрию моды, представленную брендами одежды и одежды. Применения продуктов также простираются от области спасательной одежды до медицины и здравоохранения, экологии и защиты окружающей среды, военной и аэрокосмической областей.

Многие страны также ввели стратегии развития в текстильной сфере, переориентируя национальное экономическое развитие на текстильную сферу. Например, Соединенные Штаты предложили «План умного текстиля» и создали «Центр революционных исследований в области производства волокна и ткани»; Германия сформулировала национальную стратегию «Текстиль будущего» и сформировала «Немецкий текстильный альянс будущего». Ключевое слово «умный текстиль» в плане развития текстильной промышленности, выпущенном Министерством промышленности и информационных технологий Китая, также появлялось много раз, предлагая усилить интеграцию электронных технологий, информационных технологий и текстильных технологий для разработки умных текстильных изделий. Можно видеть, что перспективы развития текстиля с умными тканями безграничны, и текстиль с умными тканями станет ключевым направлением развития и важной точкой экономического роста текстильной и швейной промышленности в будущем.

Эта статья начинается с основных концепций текстиля с умной тканью, суммирует основные типы текстиля с умной тканью и их применения, кратко прогнозирует тенденции развития текстиля с умной тканью и направлена ​​на предоставление полезной информации для практиков в разработке и производстве умной ткани. текстиль.

Базовое определение умного текстиля

Умные Материалы

Концепция «умных материалов» была впервые предложена профессором Тошиёси Такаги из Японии. Он выдвинул эту концепцию в 1989 году, объединив содержание информатики со структурой и функцией материалов. Умный материал означает, что сам материал может воспринимать внешние раздражители и в соответствии с изменениями внешних условий реагировать и выполнять соответствующие действия. Вообще говоря, интеллектуальные материалы - это новые функциональные материалы с семью функциями: функция распознавания, функция обратной связи, функция распознавания и накопления информации, функция реагирования, способность самодиагностики, способность к самовосстановлению и способность к адаптации.

Умные текстильные материалы

Умные текстильные материалы означают, что в дополнение к внешнему виду и удобству носки обычных текстильных материалов, материалы также могут ощущать изменения во внешней среде и обеспечивать обратную связь, изменяя один или несколько своих рабочих параметров, чтобы реагировать на внешнюю среду. и приспособиться к созданию нового типа текстильного материала, адаптированного к окружающей среде.

Умный текстиль

«умные» текстильные ткани относятся к текстильным тканям, полученным путем прядения, ткачества и других процессов с использованием «умных» текстильных волокон в качестве сырья, или «умных» текстильных тканей, полученных путем объединения других «умных» материалов с текстильными тканями. Сам смарт-текстиль представляет собой систему, которая включает в себя чувствительный блок, блок обратной связи и блок реагирования (исполнения). По сравнению с интеллектуальными волокнами легче достичь цели «интеллекта» за счет интеграции чувствительных элементов, элементов обратной связи и ответных элементов.

Классификация умного тканевого текстиля

В настоящее время текстиль умной ткани делится на пассивный (пассивный) текстиль умной ткани, активный (активный) текстиль умной ткани и современный текстиль умной ткани.

Пассивный смарт-текстиль

Пассивный интеллектуальный тканевый текстиль может только воспринимать изменения или раздражители во внешней среде, но не может подстраиваться под внешние изменения. Это первое поколение умных тканевых тканей. Такие, как одежда с защитой от ультрафиолета, ткань с антибактериальным покрытием, ткань с керамическим покрытием и световодные ткани - все это пассивные интеллектуальные ткани. Фактически, пассивный текстиль из умной ткани все еще не соответствует сфере текстиля из умной ткани в строгом смысле, и его следует более точно называть функциональным тканевым текстилем.

Активный смарт-текстиль

Активный тканевый текстиль может не только воспринимать изменения или стимулы во внешней среде, но и соответственно реагировать на изменения во внешнем мире. Это второе поколение умных тканевых тканей. Например, текстильные ткани с памятью формы, водонепроницаемые и влагопроницаемые тканевые ткани, одежда для хранения тепла с фазовым переходом и легкие термохромные тканевые ткани - все это активные интеллектуальные ткани.

Усовершенствованный текстиль из умной ткани

Усовершенствованный текстиль из интеллектуальной ткани, также известный как текстиль из сверхразумной ткани и адаптивный текстиль из интеллектуальной ткани, представляет собой третье поколение текстиля из интеллектуальной ткани, включающее коммуникацию, зондирование, искусственный интеллект, биологию и другие высокотехнологичные дисциплины. Он может воспринимать изменения или стимулы во внешней среде и соответственно реагировать, приспосабливаясь к внешней среде посредством саморегуляции. В настоящее время передовые текстильные изделия из интеллектуальной ткани все еще находятся в зачаточном состоянии и ждут дальнейших исследований.

Основные виды текстиля из умных тканей и их применение

основные типы текстильных изделий из умных тканей и их применение

Умный текстиль, меняющий цвет

Определение и классификация интеллектуальных текстильных тканей, меняющих цвет

Под интеллектуальным изменяющим цвет тканевым текстилем понимается тканевый текстильный материал, цвет которого изменяется при изменении внешних раздражителей (таких как свет, электричество, давление, температура и т. Д.). Этот тип интеллектуальных тканевых тканей в основном включает фотохромные тканевые ткани, термохромные тканевые ткани, электрохромные тканевые ткани, пьезохромные тканевые ткани и текстильные ткани с влажным хромированием.

Фотохромные тканевые ткани - это эффект изменения цвета в результате преобразования вещества А в его изомерное вещество В под действием различных световых волн. Два вещества A и B имеют разные спектры поглощения и структуру уровней энергии. Удалите источник света или замените его на другой источник света, B преобразуется в A, и цвет возвращается к исходному цвету; Термохромный текстильный материал связан с тем, что молекулярная структура пигмента на ткани может изменяться с температурой, что вызывает изменение цвета; Электрохромные тканевые ткани относятся к оптическим свойствам материалов (коэффициент отражения, поглощающая способность, светопропускание и т. Д.), Которые вызывают стабильные и обратимые изменения цвета под действием внешнего электрического поля; чувствительные к давлению изменяющие цвет текстильные ткани воспринимают изменение цвета находящейся под давлением части ткани через матрицу, образованную переплетением проводящих волокон.

Применение умных тканей, меняющих цвет

Интеллектуальные ткани, меняющие цвет, лучше подходят для носки и могут использоваться в гражданских, военных и отраслях с повышенным риском. В военной области он может использоваться для военной камуфляжа, например, для контролируемой изменяющей цвет камуфляжной одежды; в области медицины его можно использовать для медицинского наблюдения, например, для детской одежды, чтобы контролировать, есть ли у ребенка лихорадка, путем изменения цвета одежды; специальные меры по охране труда, такие как длительное воздействие химикатов. В опасной среде или в условиях сильного излучения цвет одежды изменится; цифровое поле, такое как электрохромная одежда, может выполнять функцию экрана телевизора на одежде; область моды, такая как фотохромные зонты, фотохромные футболки и т. д. Фотохромная футболка показана на Рисунке 1.

Рисунок 1 Фотохромная футболка

Рисунок 1 Фотохромная футболка

Интеллектуальный контроль температуры текстиля

Определение и классификация текстильных тканей с интеллектуальным контролем температуры

Текстильные ткани с интеллектуальным контролем температуры можно разделить на три категории: текстильные ткани с теплоизоляционной тканью, текстильные ткани с охлаждающей тканью и текстильные ткани с автоматическим контролем температуры в соответствии с их реакцией на внешнюю температуру.

Теплоизоляционные ткани используют волокна, аккумулирующие тепло солнечного света, или волокна дальнего инфракрасного диапазона для достижения теплоизоляции. Волокно для аккумулирования солнечного тепла должно излучать видимый свет и лучи ближнего инфракрасного диапазона от поглощенного солнечного света к человеческому телу в виде тепла для достижения эффекта сохранения тепла; Волокно дальнего инфракрасного диапазона преобразует тепло, излучаемое человеческим телом, в определенный диапазон длин волн дальнего инфракрасного излучения. Повторно излучают в человеческое тело, чтобы уменьшить потери тепла за счет ускорения кровообращения и достижения эффекта сохранения тепла. Следовательно, характеристики сохранения тепла у волокна в дальней инфракрасной области лучше.

К текстильным изделиям с охлаждающей тканью в основном относятся ткани, защищающие от ультрафиолета и тепла, прохладные ткани и ткани, рассеивающие тепло. Ультрафиолетовые и теплозащитные ткани равномерно смешиваются с мелкодисперсным керамическим порошком, который может отражать ультрафиолетовые лучи в растворе полимера, а затем превращаться в волокна. Его скорость поглощения видимого света и ближнего инфракрасного света низкая, что заставляет человеческое тело чувствовать себя прохладно. Температура в этой ткани на 2 ~ 4 ℃ ниже, чем в обычной хлопковой ткани; прохладная ткань добавляет оксид металла к полиэфирному волокну, через оксид металла, чтобы ослабить выцветание одежды, вызванное ультрафиолетовыми лучами и светом, сделать внутреннюю часть одежды более прохладной, это может уменьшить 5 ~ 10 ℃; Теплоотводящая ткань смешана с металлическим порошковым покрытием в волокне, так что тепло, излучаемое человеческим телом, может быстро рассеиваться во внешний мир через металлический порошок с высокой теплопроводностью, такой как Fe, Cu, Al, Zn.

Автоматическая регулировка температуры текстильных тканей позволяет регулировать температуру в обоих направлениях. Как правило, это комбинация технологии фазового перехода и технологии производства волокна. Он может поглощать и отдавать тепловую энергию в зависимости от повышения и понижения температуры окружающей среды.

Применение интеллектуального тканевого текстиля с контролем температуры

Ткань с интеллектуальным контролем температуры может использоваться для изготовления гражданской одежды, такой как охлаждающие жилеты, спортивная одежда, лыжные костюмы и т. Д., Как показано на рисунке 2; профессиональная одежда, такая как скафандры, пожарные, водолазные и т.д .; в медицинских целях для защиты ран могут быть изготовлены повязки постоянной температуры. Чтобы местная температура не была слишком высокой или слишком низкой; В автомобилестроении его можно использовать для изготовления сидений и крыш внутри автомобилей.

Рисунок 2 Охлаждающий жилет

Рисунок 2 Охлаждающий жилет

Ткань с эффектом памяти формы

Определение и классификация текстильных тканей с памятью формы

Ткань с памятью формы относится к тканевым тканям, которые могут изменять форму, размер или внутреннюю структуру ткани после воздействия внешних раздражителей (таких как температура, влажность, свет, магнитное поле, значение pH), но могут возвращаться в исходное состояние. при определенных условиях. Включая ткани из сплава с памятью формы, ткани из полимера с памятью формы и ткани из гидрогеля с памятью формы.

Тканевые ткани из сплава с памятью формы относятся к металлическим сплавам в тканевых тканях, которые могут преобразовываться между различными кристаллическими структурами после термической стимуляции, что может вызывать изменения ткани, например сплавы золота и кадмия, сплавы никеля и титана, медно-алюминиевые сплавы. никелевые сплавы и алюминиево-цинковые сплавы. ; Полимерные текстильные материалы с памятью формы представляют собой полимеры, образованные имплантацией подвижной матрицы с помощью методов постоянного физического или химического сшивания, матрица может накапливать энергию механической деформации, и деформация может быть восстановлена ​​после того, как ткань стимулирована извне; Текстильные изделия из гидрогелевой ткани с памятью формы обеспечивают память формы за счет гидрогелей, которые могут набухать в воде, но не растворяются в воде.

Применение текстильных тканей с памятью формы

Ткань с эффектом памяти формы в основном используется в негладких, ударопрочных и других функциональных и эстетических областях, таких как одежда для защиты от ожогов. Когда одежда подвергается воздействию высоких температур, волокно превращается из плоской поверхности в форму пагоды, чтобы достичь эффекта защиты человеческого тела; текстиль из гидрогелей с памятью формы в основном используется для изготовления униформы морских рабочих; Смотрите рисунок 3 для одежды с памятью формы; Волокна с памятью формы также в основном используются в подушках и набивках матрасов.

Рисунок 3 Одежда Oricalco

Рисунок 3 Одежда с памятью формы

Водонепроницаемый и дышащий тканевый текстиль

Определение и классификация водонепроницаемых и дышащих текстильных материалов

Водонепроницаемые и влагопроницаемые тканевые ткани также называют «дышащими тканями», что означает, что ткань не смачивается водой под определенным давлением воды, что делает ее водоотталкивающей. В то же время пот, выделяемый телом человека, может передаваться на ткань в виде водяного пара. С внешней стороны неудобно не накапливать конденсат между поверхностью человеческого тела и тканью. В основном это 4 типа водонепроницаемых и влагопроницаемых тканей высокой плотности, микропористые мембраны, непористые мембраны и интеллектуальные типы.

В водонепроницаемой и влагопроницаемой ткани высокой плотности используется принцип диффузии молекул газа от высокой до низкой. Когда человеческое тело потеет, пот может распространяться наружу через ткань, а когда ткань мокрая, волокна могут набухать в поперечном направлении, и зазоры становятся меньше для достижения водонепроницаемого эффекта; Водонепроницаемая и влагопроницаемая ткань с микропористой мембраной обеспечивает водонепроницаемость и влагопроницаемость за счет разницы в размерах между диаметром капель дождя и диаметром молекулы водяного пара; непористая мембрана, водонепроницаемая и влагопроницаемая ткань улучшает поверхность мембраны за счет гидрофильных характеристик молекул. Напряжение для достижения водонепроницаемого эффекта; Интеллектуальная водонепроницаемая и влагопроницаемая ткань означает, что ткань может автоматически регулировать водопроницаемость в соответствии с различными характеристиками окружающей среды. Например, ткань обладает высокой проницаемостью для влаги при высокой температуре для достижения отличного теплоотвода и эффекта потоотделения, в то время как ткань при низкой температуре Низкая проницаемость для влаги может уменьшить рассеивание тепла и улучшить нагрев.

Применение водонепроницаемого и дышащего тканевого текстиля

Водонепроницаемый и влагопроницаемый тканевый текстиль может использоваться для изготовления военной одежды, такой как форма пилотов, военно-морские костюмы и т.д .; специальная рабочая униформа, такая как форма пожарных, полицейская форма, хирургическая форма, полярная защитная одежда и т.д .; также может использоваться для изготовления лыжных костюмов, альпинистских костюмов, спортивной одежды и т. д. Спортивная обувь, палатки и т. д .; Ткани Diary и Azekura, разработанные Mitsubishi, Япония, могут использоваться в качестве спортивной одежды, детских подгузников и т. Д., Которые могут контролировать влагопроницаемость ткани через температуру тела. См. Рис. 4 с изображением водонепроницаемой и дышащей ткани.

C: \ Users \ Administrator \ Desktop \ Рисунок 4 Водонепроницаемая и дышащая ткань. Jpg Рисунок 4 Водонепроницаемая и дышащая ткань

Рисунок 4 Водонепроницаемая и дышащая ткань

Электронная информация Smart Textile

Определение и классификация текстиля смарт-ткани с электронной информацией

Электронный информационный смарт-текстиль представляет собой комбинацию гибких микроэлектронных компонентов и тканевого текстиля, так что датчик может воспринимать изменения во внешней среде, информационный процессор обрабатывает информацию, выносит решения и выдает инструкции, а затем изменяет исходное состояние материала. через водителя, чтобы адаптироваться к внешнему миру Изменения в окружающей среде, чтобы достичь самодиагностики, саморегуляции, самовосстановления и других функций. Основными технологиями, принятыми в соответствии с различными способами комбинирования микроэлектронных компонентов и текстильных материалов, являются модульная технология, встроенная технология и технология на основе волокон.

Модульная технология предназначена для непосредственной интеграции электронных компонентов в виде функциональных модулей на тканевый текстиль, например, добавление различных датчиков непосредственно к ткани для контроля температуры человеческого тела, сердечного ритма и других данных; встроенная технология предназначена для непосредственной интеграции электронных компонентов в детали в тканях, таких как соединение печатных плат с помощью токопроводящей пряжи, гибкие датчики на тканевой основе, интегральные схемы и т.д .; Технология на основе волокон использует волокна или ткани для непосредственного формирования электронных компонентов и датчиков, таких как гибкие текстильные дисплеи, гибкие материалы, чувствительные к давлению и т. д.

Применение электронной информации Smart Textile

Электронно-информационные смарт-ткани широко используются и являются одними из самых многообещающих текстильных смарт-тканей. Его можно использовать в медицинских целях, например, в медицинских рубашках, как показано на Рисунке 5. Он может контролировать температуру тела, сердцебиение, артериальное давление и другие данные, чтобы осуществлять удаленный мониторинг пациентов в больнице. При возникновении чрезвычайной ситуации больница может найти ее с помощью системы позиционирования на рубашке. Для пациентов, оказывающих неотложную помощь, есть умные носки, умные детские комбинезоны и другая подобная умная одежда, используемая в медицинских целях; для занятий спортом и фитнесом пользователям удобно проверять время, интенсивность, расстояние, потребление энергии и другие параметры упражнений, такие как частота пульса. Бюстгальтер для мониторинга показан на рис. 6 Смарт-спортивная одежда Colmar и т. д .; используется в мультимедийных цифровых продуктах, таких как музыкальный конверт, показанный на рисунке 7. Он может не только воспроизводить музыку, заранее сохраненную пользователем, но также слушать радиопрограммы. Функция воспроизведения музыки обеспечивается полностью тканевой емкостной клавиатурой Control, основным источником энергии является солнечная энергия, энергия ветра и т.д .; для военных целей, например, в боевой форме со встроенными ультрамикросенсорами, которые могут идентифицировать раненые и истекающие кровью части солдат. Униформа этой части может немедленно расширяться и сжиматься, чтобы остановить кровотечение. Также существуют умные парашюты, которые могут определять состояние воздуха и земли и вовремя изменять направление и скорость полета.

Рисунок 5 медицинская рубашка

Рисунок 5 медицинская рубашка

Рисунок 6 Бюстгальтер для мониторинга сердечного ритма

Рисунок 6 Бюстгальтер для мониторинга сердечного ритма

Рисунок 7 музыкальная куртка

Рисунок 7 музыкальная куртка

Тенденция развития умного текстиля

«Умные» ткани не только способствуют преобразованию и модернизации текстильной промышленности, но и способствуют развитию революционных новых отраслей. В будущем тенденция развития текстиля smart fabric выглядит следующим образом.

Функции одного продукта более разнообразны. В настоящее время функции большинства отдельных предметов текстиля из интеллектуальной ткани относительно просты, и физиологический мониторинг, водонепроницаемость и влагопроницаемость, контроль температуры и другие функции должны быть сосредоточены на одном предмете одежды, чтобы увеличить разнообразие функций одного продукта.

Производительность взятия более совершенна. Исследования текстиля из умных тканей все еще находятся в зачаточном состоянии, и направление исследований в основном сосредоточено на функциональных аспектах, в то время как стираемость, складываемость и комфорт ношения одежды все еще нуждаются в постоянном улучшении.

Продукция безопаснее и экологичнее. В частности, интеллектуальные текстильные ткани с электронной информацией должны не только снижать потенциальный вред для человеческого тела, например, электромагнитное излучение, но также уделять внимание энергосбережению и защите окружающей среды в процессе производства.

Цена более доступная. «умные» ткани имеют более широкое пространство для развития только в том случае, если они доступны по цене для людей и общеприняты и используются потребителями.

Заключение

Текстиль из умных тканей имеет широкий спектр применения и будет иметь большое значение в медицине и здравоохранении, спорте и отдыхе, аэрокосмической, военной и других сферах. Содействуя технологическому развитию тканей, текстиля и одежды, электронной информации, материалов и других областей, он также значительно улучшает качество жизни людей. Качество жизни добавляет больше возможностей для улучшения нашей жизни.

Этот пункт 0 Комментарии к сообщению

Оставьте комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован.

Вверх
Открыть чат