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　　當紡織工藝與智能科技跨界融合，會碰撞出怎樣的火花？

　　智能紡織品正在成為紡織產(chǎn)業(yè)的一項重要創(chuàng)新。它們將傳感器、電子元件嵌入紡織品中，賦予了紡織品更多的功能。

　　近年來，國內(nèi)紡織行業(yè)相關(guān)高校團隊、國家先進功能纖維創(chuàng)新中心和行業(yè)企業(yè)在該領(lǐng)域加大跨學科跨領(lǐng)域的科技研發(fā)，形成了豐富的研發(fā)成果與產(chǎn)品。圍繞“智能運動”“智慧防護”“智慧醫(yī)療康養(yǎng)”方面需求的增長，產(chǎn)業(yè)用紡織品行業(yè)在該領(lǐng)域顯示出蓬勃活力。

　　擔起醫(yī)療康養(yǎng)使命

　　擔起醫(yī)療康養(yǎng)使命

　　近幾年，以醫(yī)療康養(yǎng)、安全防護為代表的功能性醫(yī)用紡織品逐漸被應(yīng)用到人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€方面。青島大學教授田明偉表示，智能紡織品應(yīng)用于醫(yī)療康養(yǎng)，已成為產(chǎn)業(yè)用紡織品發(fā)展的一個重要方向。

　　在久坐狀態(tài)下，人體臀部與椅面之間的壓力是形成褥瘡的主要原因。青島大學研發(fā)出一款坐起站立監(jiān)測紡織品。該產(chǎn)品可實時監(jiān)測人體臀部與椅面之間的壓力分布，通過可視化數(shù)據(jù)清晰顯示壓力分布情況，提醒使用者或護理人員及時調(diào)整坐姿，防止形成褥瘡。

　　田明偉表示，青島大學健康與防護智能紡織品研究中心致力于健康與防護智能紡織品的前沿交叉學科研究，創(chuàng)新提出智能紡織新產(chǎn)品基礎(chǔ)研究與產(chǎn)業(yè)化開發(fā)方案，在智能紡織與健康監(jiān)護裝備開發(fā)方面取得了顯著成果。

　　田明偉團隊還研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的握力評估手套、足底壓力分析儀、褥瘡監(jiān)測床墊、十二導聯(lián)心電衣、主動發(fā)光示警服裝等產(chǎn)品，可用于無擾健康監(jiān)測和智能居家健康評估預(yù)警與干預(yù)等領(lǐng)域。

　　香港理工大學教授陶肖明團隊研發(fā)出織物智能交互系統(tǒng)、定制化醫(yī)用壓力襪及能夠評估壓力的智能仿生變形腿模型、智能運動恢復穿戴系統(tǒng)、肢體肌肉運動監(jiān)測系統(tǒng)、帕金森輔助智能穿戴系統(tǒng)及安全環(huán)保型抗菌材料等多項智能紡織技術(shù)與創(chuàng)新產(chǎn)品。

　　織物智能交互系統(tǒng)實現(xiàn)了對視覺、聽覺、觸覺等感知方式和織物結(jié)構(gòu)的無縫集成，可用于健康和醫(yī)療領(lǐng)域、智能家居等用途。

　　定制化醫(yī)用壓力襪及能夠評估壓力的智能仿生變形腿模型，基于三維人體掃描數(shù)據(jù)中提取的關(guān)鍵參數(shù)，應(yīng)用自主設(shè)計的CAD/CIM(計算機輔助設(shè)計/計算機集成制造)技術(shù)，可使患者穿著更舒適，提高患者對穿著醫(yī)用壓力襪的依從性。

　　智能運動恢復穿戴系統(tǒng)是便攜、智能、個性化的可穿戴系統(tǒng)，可于10秒內(nèi)在5℃-40℃的溫度范圍內(nèi)實現(xiàn)按需切換，且溫度分布均勻，可幫助運動員在比賽間隙快速恢復體力。

　　肢體肌肉運動監(jiān)測系統(tǒng)可以實時、連續(xù)地測量關(guān)節(jié)角度和骨骼肌厚度變化，再配合已建立的生物力學模型，可以估測運動員的骨骼肌在運動中的收縮力，應(yīng)用于康復和運動訓練領(lǐng)域。

　　帕金森輔助智能穿戴系統(tǒng)能實時準確地識別異常步態(tài)，并及時進行提示，有效提升帕金森癥患者的行動能力，改善患者生活質(zhì)量。

　　針對關(guān)節(jié)損傷患者對人體熱療的需求，蘇州大學紡織與服裝工程學院紡織行業(yè)智能紡織服裝柔性器件重點實驗室開發(fā)了兼具運動檢測和電-熱轉(zhuǎn)換的復合紗線，并通過織造工藝制備兼具運動檢測和電熱理療的智能護膝，以及基于智能服裝系統(tǒng)制備的能夠?qū)崟r監(jiān)測心跳、呼吸等生理信號的智能服裝以及智能顯示紡織品等。智能服裝系統(tǒng)通過在緊身運動服的肘部、腹部、腕部、胸部等處無痕植入具有微型化、多通道信號采集器的應(yīng)變傳感纖維紗線，能夠?qū)Υ┲哌M行運動及生理信號的多相采集，并通過無線藍牙技術(shù)將數(shù)據(jù)發(fā)送到手機應(yīng)用程序，實現(xiàn)心跳、呼吸、運動數(shù)據(jù)的實時處理、顯示與存儲。

　　元罡(廣州)智能科技有限公司研發(fā)的“柔性感測儀”，采用世界前沿的柔性織物應(yīng)變傳感器，運用人工智能算法和數(shù)據(jù)分析引擎，可實時和長期監(jiān)測男性生理功能參數(shù)，實現(xiàn)遠程居家監(jiān)測。醫(yī)生可根據(jù)分析監(jiān)測數(shù)據(jù)制定個性化診療方案，是男性健康管理領(lǐng)域的一大創(chuàng)新突破。

　　拓展應(yīng)用領(lǐng)域

　　在野外，集成了數(shù)千個發(fā)電織物單元的帳篷，可在戶外露營時直接為手機等電子設(shè)備充電。東華大學先進功能材料課題組致力于可穿戴領(lǐng)域的新材料、器件、服裝系統(tǒng)等的科學研究以及技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。該團隊最近研發(fā)出一種可持續(xù)的吸濕-蒸發(fā)發(fā)電技術(shù)和循環(huán)發(fā)電織物(Mac-fabric)。

　　該項技術(shù)基于織物中的單向?qū)窈拓撾姾赏ǖ勒T導的電荷分離，可以實現(xiàn)持續(xù)的恒壓發(fā)電。在40%的相對濕度和20℃溫度環(huán)境下，單片Mac-fabric織物可實現(xiàn)0.144瓦/平方米的高功率電流輸出。在實際應(yīng)用中，可通過采集空氣中水分的能量，為手機等電子產(chǎn)品供能。Mac-fabric發(fā)電織物具有重量輕(300克/平方米)、柔軟等特性，未來可應(yīng)用于戶外可穿戴或便攜式能源。

　　在綠色能源與智能交互纖維織物和熱電紡織品、無線觸控織物等最新技術(shù)成果方面，東華大學教授張坤團隊通過能量轉(zhuǎn)換(熱電)和存儲(電化學)材料，以及纖維電子學的基礎(chǔ)研究和相關(guān)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，開發(fā)出熱電紡織品(TET)。

　　TET熱電紡織品是由無機熱電塊體直接編織而成，織造面積可達1550平方厘米，具有耐用、可洗滌、貼合皮膚、可穿戴的特性。TET在34℃微風環(huán)境下，能使體表溫度迅速穩(wěn)定在約11.8℃左右，冷卻能力達到553.7瓦/平方米；在25℃的溫差下產(chǎn)生6.13瓦/平方米的電流功率密度，可在穿戴場景中穩(wěn)定為手機、平板電腦等電子設(shè)備供電。

　　重慶大學教授范興團隊專注于柔性纖維光伏電池、儲能電池及傳感器等器件的開發(fā)，結(jié)合傳統(tǒng)編織工藝，將其與衣物纖維編織成柔性自供電集成電子織物。該團隊展示的自供電集成電子織物，可以做成窗簾、沙發(fā)套、床墊、挎包等，可將太陽能轉(zhuǎn)化為日常供電的來源，不僅美觀舒適，還可解決現(xiàn)存智慧家居對供電、環(huán)保的要求，并且可進一步應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、遠程醫(yī)療、智慧城市、公共安全、老年康養(yǎng)等領(lǐng)域。

　　在功能織物領(lǐng)域，如何將柔性電子材料、空氣過濾、保溫隔熱、油水分離和生物材料等功能性元素“編織”成“衣”，一直是產(chǎn)業(yè)用紡織品的攻關(guān)課題。

　　國家先進功能纖維創(chuàng)新中心的碳納米管復合發(fā)熱技術(shù)、氣紡技術(shù)、復合材料網(wǎng)紗技術(shù)等最新研究成果解決了這一難題。

　　碳納米管復合發(fā)熱技術(shù)以碳納米管為基本材料，將柔性導電薄膜在內(nèi)共7層材料進行壓合，并加入溫控、線材等組件制成碳納米管復合柔性發(fā)熱模組，從而實現(xiàn)多檔調(diào)節(jié)及智能精準控溫，可廣泛應(yīng)用于服飾、家紡，以及極寒環(huán)境特種加熱裝備、新能源汽車及其衍生用品加熱系統(tǒng)、戶外場館建設(shè)等領(lǐng)域。氣紡技術(shù)是一種新的納米纖維制備技術(shù)，通過這種技術(shù)制備的納米纖維膜與錦綸四面彈面料復合后的成品面料柔軟舒適，防水耐磨，透氣性能遠優(yōu)于常規(guī)沖鋒衣面料，適用于輕運動、輕旅游等。與靜電紡絲相比，氣紡技術(shù)的生產(chǎn)效率可提高50倍以上，且透濕透氣指標優(yōu)異，在功能性織物領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

　　以新型碳納米管復合發(fā)熱技術(shù)和柔性拉伸傳感材料為基礎(chǔ)，魏橋紡織股份有限公司最新開發(fā)出“蔚藍”智能運動服裝系列產(chǎn)品。該系列產(chǎn)品一方面通過紡織柔性導電傳感技術(shù)，將人體運動狀態(tài)經(jīng)應(yīng)用程序上傳到云端進行專項分析，實現(xiàn)對運動過程的實時監(jiān)控；另一方面，利用碳納米管柔性加熱片及彈性導線耐彎折、可水洗、升溫迅速等特點，可制成智能控溫助眠枕、智能加熱防護服、加熱理療腰帶及手套等功能性紡織品。

　　深圳智裳科技有限公司通過將電子技術(shù)與紡織工藝相結(jié)合，為用戶提供穿戴的交互式體驗。公司研發(fā)的智能防護類加熱沖鋒衣、加熱鞋等創(chuàng)新產(chǎn)品，可滿足日常戶外穿著的舒適需求，不僅能與手機連接，還可水洗。加熱類產(chǎn)品年銷量超過10萬件。

　　創(chuàng)新材料工藝空間

　　高性能紡織新材料的應(yīng)用，進一步推動產(chǎn)業(yè)用紡織品向個性化、多功能、高端化邁進。

　　在烈日炎炎的夏季，一件功能性車衣能將車內(nèi)溫度最多降低約30℃，這是華中科技大學研發(fā)的具有高效降溫技術(shù)的紡織品。

　　華中科技大學教授陶光明團隊研發(fā)的無源降溫服飾采用先進零能耗高效降溫技術(shù)，可實現(xiàn)對人體或其他覆蓋物的高效物理降溫功能。該服飾手感柔軟、舒適親膚。夏季在戶外，相較于白色棉織物，可將人體體表的溫度降低近5℃。該團隊與合作單位已建成了光學超材料降溫纖維生產(chǎn)線，實現(xiàn)了年產(chǎn)千噸級的穩(wěn)定生產(chǎn)。

　　北京服裝學院發(fā)揮在服裝新材料和高性能服裝研發(fā)方面的獨特優(yōu)勢，研發(fā)出可隨外界電流的改變而改變顏色與圖案的T恤衫。利用纖維織物導電傳感技術(shù)，北京服裝學院材料設(shè)計與工程學院劉繼廣智能纖維紡織品創(chuàng)新團隊研發(fā)的變色導電油墨和變色導電纖維，能織成點對點電阻達到103歐姆的高導電纖維織物，使紡織品具有敏感的導電傳感和光學變化機制。利用這種技術(shù)設(shè)計制備的傳感鞋墊、口罩、護腕、手套以及柔性觸控面料，在監(jiān)測人體重心變化、肢體運動、呼吸等生理運動方面顯示出高度的靈敏性。

　　復旦大學研發(fā)的萊特美發(fā)光纖維紗線，看似普通，卻能發(fā)出白、藍、綠、紅、粉、紫、橙多種顏色的光芒。這種纖維柔軟、質(zhì)輕、直徑可控，具有發(fā)光、能量存儲、能量捕獲及傳感等功能，可像普通紗線一樣經(jīng)過縫紉、編織、刺繡、針織等工藝加工成織物，適用于汽車內(nèi)飾、智能穿戴、信息電子、智能家居、玩具飾品等諸多應(yīng)用場景。

　　青島大學研發(fā)的一款基于交流電致發(fā)光原理的智能發(fā)光纖維，拓展了發(fā)光纖維的應(yīng)用方向。該纖維具備主動發(fā)光能力，可發(fā)出80坎德拉/平方米的光亮，適用于閱讀的環(huán)境亮度。同時，這款發(fā)光纖維解決了目前穿戴環(huán)境中存在的透氣、透濕、柔性加工等局限性，在先進示警服裝、地毯、墻布等柔性顯示領(lǐng)域具備廣闊的應(yīng)用前景。

　　傳統(tǒng)紡織產(chǎn)品從紡紗、織造、印染、后整理，到裁剪、縫合成衣，工藝流程長。武漢紡織大學研發(fā)的全成型針織產(chǎn)品，采用三維一次成型工藝織造技術(shù)生產(chǎn)，徹底改變了傳統(tǒng)工藝的復雜冗長難題，具有流程短、多樣化、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、透氣舒適等工藝優(yōu)勢?；谶@種技術(shù)開發(fā)的全成型保暖服，具備單向?qū)瘛⒈Ｅ俑傻裙δ?，已在西藏、青海地區(qū)-20℃極寒環(huán)境下得到應(yīng)用。

　　南通大學以納米高阻隔層為內(nèi)層結(jié)構(gòu)，研制出主動抗菌、抗病毒防護服。這款帶有雙向調(diào)溫裝置的多功能防護服，采用多層復合結(jié)構(gòu)防護面料，可有效調(diào)節(jié)衣內(nèi)微環(huán)境，實現(xiàn)制冷19℃-26℃、制熱26℃-40℃可調(diào)，提升了穿著的舒適感。防護服抑菌率和抗病毒活性率可達99%，抗合成血液穿透性6級，透濕率≥8000克/平方米·天，并且可重復使用，洗消50次后抑菌率≥99%，抗病毒活性率≥91%。

　　香港理工大學的孵化企業(yè)益曜科技有限公司，研制出一種基于聚羥基烷酸酯(PHAs)的安全環(huán)保型抗菌材料。該類材料可完全實現(xiàn)生物降解、無毒，對金黃葡萄球菌、大腸桿菌、白色念珠菌、耐藥細菌、新型冠狀病毒，以及H1N1和H3N2病毒的殺滅率超過99.99%，可用作醫(yī)療衛(wèi)生用品、服裝及家用紡織品的整理劑。與目前商業(yè)化的抗菌劑相比，這種新型PHAs材料在生物安全性、生物可降解性、穩(wěn)定性、低碳排放和成本效益方面都具有明顯優(yōu)勢，可為人們帶來更綠色、健康和安全的生活。