智能织物纺织品的分类与应用

智能面料简介

您最有可能听到智能结构的话，什么是智能结构？ 简短的答案是：它涵盖高质量和高性能的纤维制造，高端纺织智能制造以及以服装和服装品牌为代表的时尚产业。 产品的应用范围也从救生服领域扩展到医疗与健康，生态与环境保护，军事和航空航天领域。

许多国家还在纺织领域引入了发展战略，将国家经济发展重心转移到了纺织领域。 例如，美国提出了“智能纺织品计划”并建立了“革命性纤维和织物制造研究中心”； 德国制定了“未来纺织品”国家战略，并组建了“德国未来纺织品联盟”。 中国工业和信息化部发布的纺织工业发展计划中的关键词“智能纺织”也多次出现，提出要加强电子技术，信息技术和纺织技术的融合，以开发智能纺织产品。 可以看出，智能织物纺织品的发展前景是无限的，智能织物纺织品将成为未来纺织服装行业的主要发展方向和重要的经济增长点。

本文从智能织物纺织品的基本概念入手，总结了智能织物纺织品的主要类型及其应用，简要预测了智能织物纺织品的发展趋势，旨在为从业人员提供智能织物开发和制造方面的有用信息。纺织品。

智能织物纺织品的基本定义

智能材料

“智能材料”的概念最早由日本的高木敏义教授提出。 他于1989年提出这一概念，将信息科学的内容与材料的结构和功能相结合。 智能材料是指材料本身可以感知外部刺激，并根据外部条件的变化做出相应的响应并执行相应的动作。 一般而言，智能材料是具有以下七个功能的新型功能材料：传感功能，反馈功能，信息识别和累积功能，响应功能，自我诊断能力，自我修复能力和适应能力。

智能纺织材料

智能纺织材料意味着除了普通纺织材料的外观样式和耐磨性之外，这些材料还可以感知外部环境的变化，并通过更改其一个或多个性能参数来做出反馈，从而对外部环境做出响应并自我调整，以实现一种适应环境的新型纺织材料。

智能纺织

智能织物纺织品是指以智能织物纤维为原料通过纺丝，织造和其他工艺制得的织物纺织品，或将其他智能材料与织物纺织品结合而成的智能织物纺织品。 智能纺织品本身是一个包括传感单元，反馈单元和响应（执行）单元的系统。 与智能光纤相比，通过集成传感元件，反馈元件和响应元件，更容易实现“智能”的目的。

智能织物纺织品的分类

目前，智能织物纺织品分为被动（被动）智能织物纺织品，主动（主动）智能织物纺织品和高级智能织物纺织品。

被动智能织物纺织品

被动式智能织物纺织品只能感知外部环境中的变化或刺激，而不能根据外部变化进行自我调整。 它们是第一代智能织物纺织品。 诸如抗紫外线服装，抗菌织物纺织品，陶瓷涂层织物纺织品和导光织物等都是被动智能织物纺织品。 实际上，从严格意义上讲，被动式智能织物纺织品仍未达到智能织物纺织品的范围，应更准确地称为功能性织物纺织品。

活性智能织物纺织品

主动式智能织物纺织品不仅可以感知外部环境的变化或刺激，而且可以相应地响应外界变化。 这是第二代智能织物纺织品。 例如，形状记忆织物纺织品，防水透湿性织物纺织品，相变储热服和光热致变色织物纺织品都是活性智能织物纺织品。

先进的智能面料纺织品

高级智能织物纺织品，也称为超级智能织物纺织品和自适应智能织物纺织品，是第三代智能织物纺织品，涉及通信，传感，人工智能，生物学和其他高科技领域。 它可以感知外部环境的变化或刺激，并做出相应的反应，通过自我调节适应外部环境。 目前，高级智能织物纺织品仍处于起步阶段，尚待进一步研究。

智能织物纺织品的主要类型及其应用

智能变色面料纺织品

智能变色织物的定义和分类

智能变色织物纺织品是指具有以下功能的织物纺织品： 颜色变化 随着外界刺激（如光、电、压力、温度等）的变化。 这类智能织物纺织品主要包括光致变色织物纺织品、热致变色织物纺织品、电致变色织物纺织品、压致变色织物纺织品和湿致变色织物纺织品。

光致变色织物纺织品是在不同的光波作用下，物质A转变为异构体物质B的变色效果。 两种物质A和B具有不同的吸收光谱和能级结构。 卸下光源或更改为另一个光源，将B转换为A，然后颜色恢复为原始颜色。 热致变色的织物纺织品是由于织物上的颜料分子结构会随温度变化，从而引起颜色变化； 电致变色织物纺织品是指材料的光学特性（反射率，吸收率，透光率等）在外部电场的作用下产生稳定且可逆的颜色变化。 压敏变色织物纺织品通过由导电纤维交织形成的基质来感知织物加压部分的颜色变化。

智能变色织物的应用

智能的变色织物具有更好的耐磨性，可用于民用，军事和高风险行业。 在军事领域，它可用于军事伪装，例如可控的变色伪装； 在医学领域，它可以用于医学监测，例如婴儿服装，通过服装的颜色变化来监测婴儿是否发烧； 特殊的职业安全保护，例如长期接触化学物质在有危险或强烈辐射的环境中，衣服的颜色会改变； 数字领域，例如电致变色服装，可以在服装上实现电视屏幕的功能； 光变色雨伞，光变色T恤等时尚领域。光变色T恤如图1所示。

图1变色T恤

智能温控纺织品

智能温控织物的定义和分类

智能化 温度控制 织物纺织品根据其对外界温度的刺激反应可分为三类：保温织物纺织品、降温织物纺织品和自动控温织物纺织品。

隔热织物纺织品使用日光蓄热纤维或远红外纤维来实现隔热。 太阳能储热纤维以热能的形式将吸收的太阳光中的可见光和近红外光辐射到人体，达到保温的效果。 远红外线纤维将人体发出的热量转换为一定波长范围的远红外线。 重新辐射到人体，通过加速血液循环来减少热量损失，并达到保温的效果。 因此，远红外纤维的保温性能更好。

凉爽织物纺织品主要包括紫外线和隔热织物，凉爽织物和散热织物。 紫外线和隔热面料与精细的陶瓷粉均匀混合，这种陶瓷粉可以反射聚合物溶液中的紫外线，然后纺成纤维。 它对可见光和近红外的吸收率很低，使人体感到凉爽。 该织物的温度比常规棉织物低2〜4℃； 凉爽的织物是在聚酯纤维中添加金属氧化物，通过金属氧化物来减弱紫外线和光线引起的衣物褪色，使衣服内部更凉爽，可降低5〜10℃； 散热织物与纤维中的金属粉末涂层混合在一起，使人体散发的热量可以通过高导热性的金属粉末（如Fe，Cu，Al，Zn）迅速散发到外界。

自动温度调节织物可以在两个方向上调节温度。 通常，它是相变技术和光纤制造技术的结合。 它可以根据环境温度的上升和下降吸收和释放热能。

智能温控织物纺织品的应用

智能温控织物纺织品可用于民用服装，例如降温背心，运动服，滑雪服等，如图2所示； 专业服装，例如太空服，消防服，潜水服等； 为了医疗目的，可以制作恒温绷带来保护伤口。 为了防止局部温度过高或过低； 在汽车制造中，它可以用于汽车内的座椅和车顶。

图2冷却背心

形状记忆织物纺织品

形状记忆织物纺织品的定义和分类

形状记忆织物纺织品是指在受到外部刺激（例如温度，湿度，光线，磁场，pH值）后可以改变织物的形状，尺寸或内部结构，但可以恢复到原始状态的织物纺织品。在特定条件下。 包括形状记忆合金织物纺织品，形状记忆聚合物织物纺织品和形状记忆水凝胶织物纺织品。

形状记忆合金织物纺织品是指织物纺织品中的金属合金，它们在热刺激后可以在各种不同的晶体结构之间转换，从而引起织物变化，例如金镉合金，镍钛合金，铜铝合金等。镍合金和铝锌合金。 ; 形状记忆聚合物织物纺织品是通过永久性物理或化学交联方法植入可移动基质而形成的聚合物，该基质可以存储机械变形能，并且在织物受到外界刺激后可以恢复变形。 形状记忆水凝胶织物纺织品通过可在水中溶胀但不溶于水的水凝胶实现形状记忆。

形状记忆织物纺织品的应用

形状记忆织物纺织品主要用于非铁，抗冲击性和其他功能领域和美学领域，例如防烫服装。 当衣物暴露在高温下时，纤维会从平坦的表面变成宝塔形，从而达到保护人体的效果； 形状记忆水凝胶织物纺织品主要用于海上工人的制服； 检查图3中的形状记忆服装； 形状记忆纤维也主要用于枕头和床垫填充物中。

图3 形状记忆服装

防水透气的织物纺织品

防水透气织物的定义和分类

运动防水 而透湿织物纺织品又称为“透气织物”，是指织物在一定的水压下不被水润湿，从而具有拒水性。 同时，人体排出的汗液可以以水蒸气的形式传导到织物上。 从外面看，人体表面和织物之间不积聚凝露是很不舒服的。 主要包括防水透湿高密面料、微孔膜、无孔膜、智能型4种类型。

防水透湿的高密度织物利用气体分子从高浓度扩散到低浓度的原理。 当人体出汗时，汗液可以通过织物扩散到外部，而当织物湿润时，纤维可以横向膨胀，缝隙变小以达到防水效果。 微孔膜防水透湿织物通过雨滴直径与水蒸气分子直径之间的大小差实现防水透湿。 无孔膜防水透湿织物通过分子的亲水性特性改善了膜的表面张力，达到了防水效果； 智能防水透湿织物意味着该织物可以根据不同的环境特征自动调节透湿性。 例如，织物在高温下具有较高的透湿性，以实现出色的散热和排汗效果，而在低温下，织物的透湿性较低，可以减少散热并改善发热。

防水透气面料纺织品的应用

防水透湿的织物纺织品可用于军事服装，例如飞行员制服，海军服等； 特种工作服，例如消防服，警察服，手术服，极地防护服等； 也可用于滑雪服，登山服，运动服等。运动鞋，帐篷等； 日本三菱公司开发的Diary和Azekura织物可用作运动服和婴儿尿布等，可通过体温控制织物的透湿性。 防水透气面料请参见图4。

图4防水透气面料

电子信息智能纺织

电子信息智能织物纺织品的定义和分类

电子信息智能纺织品是柔性微电子元件和织物纺织品的组合，因此传感器可以感知外部环境的变化，信息处理器处理信息，做出判断并发出指令，然后改变材料的初始状态通过驾驶员适应外界环境的变化，从而实现自我诊断，自我调节，自我修复等功能。 根据微电子元件和织物纺织品的不同结合方式采用的主要技术是模块化技术，嵌入式技术和基于纤维的技术。

模块化技术是将电子组件作为功能模块直接集成到织物纺织品上，例如将各种传感器直接添加到织物上以监测人体温度，心律和其他数据； 嵌入式技术是将电子组件直接集成到织物中的部件中，例如通过导电丝连接电路板，基于织物的柔性传感器，集成电路等； 基于纤维的技术使用纤维或织物直接形成电子组件和传感器，例如纺织品柔性显示器，柔性压敏材料等。

电子信息智能纺织的应用

电子信息智能织物纺织品被广泛使用，并且是最有前途的智能织物纺织品之一。 它可以用于医疗和健康方面，例如医用衬衫，如图5所示。它可以监视佩戴者的体温，心跳，血压和其他数据，以实现对医院患者的远程监视。 发生紧急情况时，医院可以通过衬衫上的定位系统找到它。对于紧急情况下的患者，有智能袜子，智能婴儿连身裤和其他类似的用于医疗目的的智能服装； 对于运动和健身，用户可以方便地检查他们的运动时间，强度，距离，能量消耗和其他运动参数，例如心率。监测胸罩如图6所示的Colmar智能运动服等； 用于多媒体数字产品（例如音乐外套）中，如图7所示。它不仅可以播放用户预先存储的音乐，还可以收听广播节目。 音乐播放功能由全结构电容键盘控制提供，主要能源是太阳能，风能等； 用于军事目的，例如内置超微传感器的作战服，可以识别士兵受伤和流血的部位。 这部分的制服可以立即膨胀和收缩以止血。 还有一些智能降落伞，可以检测空气和地面状况并及时更改飞行方向和速度。

图5医用衬衫

图6心率监测胸罩

图7音乐外套

智能面料纺织品的发展趋势

智能织物纺织品不仅促进了纺织业的转型和升级，而且还促进了具有破坏性的新兴产业的发展。 未来，智能织物纺织品的发展趋势如下。

单一产品功能更加多样化。 目前，大多数智能织物纺织品的功能相对单一，生理监测，防水透湿，温度控制等功能应集中在一件衣服上，以增加单一产品功能的多样性。

拍摄效果更加完美。 智能织物纺织品的研究仍处于起步阶段，研究方向主要集中在功能方面，而服装的可洗性，可折叠性和穿着舒适性仍需要不断提高。

产品更安全，更环保。 特别是，电子信息智能织物纺织品不仅必须减少电磁辐射等对人体的潜在危害，还必须在生产过程中注意节能环保。

价格更实惠。 智能织物纺织品只有在人们负担得起并且为消费者普遍接受和使用的情况下，才具有广阔的发展空间。

结论

智能织物纺织品具有广泛的应用范围，并将在医疗和健康，体育和休闲，航空航天，军事等方面产生重大影响。 在促进织物纺织服装，电子信息，材料等领域的技术发展的同时，也极大地改善了人们的生活质量。生活质量为我们的美好生活增加了更多可能性。