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智能交互纺织品的研究和应用现状
发布者:产业用及无纺布展 | 发布日期:2021/6/3 16:55:14

 

  01  
  智能交互纺织品的概念
  
  在智能交互纺织品概念中,除了具备智能这一特性之外,交互能力是其另一大显著特征。作为智能交互纺织品的技术前身,交互织物的技术发展也为智能交互纺织品做出了巨大贡献。
  
  智能交互纺织品的交互方式通常被分为被动交互和主动交互两种。具备被动交互功能的智能纺织品通常只能感知外界环境的变化或刺激而无法做出有效回馈;具备主动交互功能的智能纺织品在感知外界环境变化的同时,能够及时对这些变化做出回应。

 

  
  02  
  新材料及新制备技术  
  对智能交互纺织品的影响
  
  1、镀金属纤维 —— 智能交互织物领域的首选
  
  镀金属纤维是近年来备受瞩目的一种功能性纤维,其以特有的抗菌、抗静电和杀菌除臭等特性,现已在贴身服装、医疗、运动、家纺以及特殊服装领域得到了广泛的应用。
  
  虽然具备某些物理性能的金属织物并不能称之为智能交互织物,但是金属织物能够作为电子电路的载体,其本身也能够成为电子电路的组成部分,因此成为交互织物的首选材料。

 

  
  2、新制备技术对智能交互纺织品的影响
  
  现有的智能交互纺织品制备工艺主要以电镀和化学镀为主。由于智能织物承载功能多,需要较高的可靠性,而真空镀膜技术难以获得较厚的镀层。由于没有更好的技术革新,智能材料的应用受到了物理镀膜技术的限制。而电镀和化学镀的结合成为了解决这一问题的折中办法。通常,在制备具有导电性能的织物时,会首先利用化学镀工艺制成的导电纤维来编织面料,此技术制备的面料镀层与直接使用电镀技术得到的面料相比,涂层更加均匀。此外还可以将导电纤维与普通纤维按比例混纺,在保证功能的基础上降低成本。
  
  目前,纤维涂层技术最大的问题是涂层的结合力和牢固程度。织物在实际应用中需要经历水洗、折叠、揉捏等多种状况,因此导电纤维需要进行耐用性测试,这也对制备工艺以及涂层的附着力提出了更高要求。如果涂层质量不佳则会导致其在实际应用中开裂和脱落。这对电镀工艺在纤维织物上的应用提出了很高的要求。

 

  
  近年来微电子打印技术在智能交互织物开发中逐渐展现出技术优势,该技术可以使用打印设备将导电墨水精确地沉积到基材上,从而按需制造高度可定制的电子产品。尽管微电子打印可以在各种基材上对各种功能的电子产品进行快速原型制作,具备周期短和高度定制化等潜力,但目前阶段该技术成本仍然较高。
  
  此外,导电水凝胶技术在制备智能交互织物上也展现了其独特的优势。导电水凝胶结合导电性和柔软性,可以模仿人体皮肤的机械和感觉功能,在过去几十年里在可穿戴设备、可植入生物传感器和人工皮肤等领域引起了极大的关注。由于导电网络的形成,水凝胶具有快速的电子传递和较强的机械性能。作为一种导电性可调的导电聚合物,聚苯胺可以利用植酸(Phytic acid)和聚电解质作为掺杂剂制造各种类型的导电水凝胶。尽管具有令人满意的导电性,但是相对较弱且脆的网络严重阻碍了其实际应用。因此其在实际应用中有待开发。
  
  03  
  基于新材料技术开发的智能交互纺织品
  
  ● 形状记忆纺织品
  
  形状记忆纺织品通过织造和整理将具有形状记忆功能的材料引入纺织品,使纺织品具有形状记忆特性。该产品能够同记忆金属一样,经过任意变形之后,通过达到特定条件后调整其形态至最初。

 


  形状记忆纺织品品类主要包括棉、蚕丝、毛纺织物以及水凝胶织物等。香港理工大学研发的一款形状记忆纺织品由棉麻制成,受热后可迅速恢复平整挺括,且具备良好的吸湿性,长时间使用不会变色,并具有耐化学腐蚀性。
  
  具备绝缘、耐热、透湿、透气性、耐冲击性等功能需求的产品是形状记忆纺织品的主要应用平台。同时,在时尚消费品领域,形状记忆材料在设计师手中也成为了表达设计语言的优秀材料,赋予了产品更多独特的表达效果。
  
  ● 电子智能信息化纺织品
  
  通过在织物中植入柔性微电子元件及传感器,能够制备出电子信息智能化纺织品。美国Auburn University(奥本大学)开发了一款能够发出热反射变化及光诱导可逆性光学变化的纤维产品,该材料在柔性显示等设备制造领域具备极大的技术优势。近年来,随着主营移动科技产品的科技公司对柔性显示技术展现出的极大需求,柔性纺织品显示技术的研究得到更多的关注和发展动力。
  
  ● 模块化技术纺织品
  
  将电子元件通过模块化技术集成到纺织品中制备织物是当前实现织物智能化的技术最优解。谷歌通过“Project Jacquard”项目致力于实现智能织物的模块化应用,目前已经和李维斯、Saint Laurent(圣罗兰)、Adidas(阿迪达斯)等多个品牌合作推出了面向不同消费者群体的多款智能织物产品。

 

  
  智能交互纺织品的蓬勃发展离不开新材料的不断开发以及各种配套工艺的完美配合。得益于现今市场上的各种新型材料成本日益降低,生产技术日趋成熟,未来会有更多大胆的想法得到尝试与践行,以为智能纺织品行业提供新的灵感与方向。