剛剛在美國落幕的3場產(chǎn)業(yè)用功能性紡織品前瞻技術(shù)討論會，主題分別為“智能型電子紡織品市場展望”、“產(chǎn)業(yè)用紡織品技術(shù)拓展升級”、“先進(jìn)材料與納米技術(shù)”。例如將紡織品與微電子相結(jié)合，將生命體征監(jiān)測技術(shù)與T恤相融合，實(shí)現(xiàn)心電圖檢測儀的植入，給用戶提供檢測和反饋，這是醫(yī)療與健身領(lǐng)域生命體監(jiān)測的一項(xiàng)重要成果;在減輕患者手術(shù)中或手術(shù)后凝血危險(xiǎn)的壓力襪子上面裝有可以調(diào)整電池供電的手持設(shè)備，患者可以自行對襪子進(jìn)行調(diào)控;將培育出的碳納米管“森林”用管軸碾成納米管網(wǎng)，然后在其表面噴涂粉末，這些納米管網(wǎng)隨即旋轉(zhuǎn)加捻成紗，再與棉或毛紗混織，形成導(dǎo)電性能優(yōu)異的超導(dǎo)紡織品。本報(bào)特將其中受關(guān)注程度最高的專家理論與實(shí)踐成果展現(xiàn)給讀者。

　　電子智能紡織品連接虛擬與現(xiàn)實(shí)

　　美國弗吉尼亞理工大學(xué)紡織實(shí)驗(yàn)室主任 湯姆

　　最近對我較為深刻的影響是，將電子智能紡織品作為銷售服務(wù)的一種手段，而不是僅把其看作一個(gè)產(chǎn)品。就像過去的手機(jī)公司，他們所賺取的利潤并不主要來自于手機(jī)本身，他們用低于手機(jī)成本的價(jià)格來銷售手機(jī)，然后通過提供充電服務(wù)來獲取利潤。

　　如今最令人感到興奮的是紡織品能夠具備感知外界環(huán)境的變化或刺激并作出反應(yīng)的能力，特別是傳感器和計(jì)算設(shè)備整合成的紡織品可用于制造智能服裝，以及家庭和辦公家具的外罩，它們能夠感知我們的存在，監(jiān)視我們的健康，了解我們每一個(gè)人的需求和動態(tài)。

　　同一時(shí)間執(zhí)行多個(gè)應(yīng)用程序

　　電子智能紡織品在美國市場需求潛力不容小視。過去由于投入太大，幾乎所有的可穿戴式電腦都沒有融入服裝、硬殼背包或皮帶式應(yīng)用設(shè)備。然而，隨著電子智能紡織品的出現(xiàn)，我們可以讓穿戴式智能設(shè)備融入到服飾中，例如美國麻省理工學(xué)院的科學(xué)家正在嘗試把電話和電腦等電子裝置嵌入服裝。

　　市場需要一種可以在同一時(shí)間執(zhí)行多個(gè)應(yīng)用程序的電子智能紡織品，而不是那些只有單一用途、實(shí)用性能有限的紡織品。就像早期的手機(jī)時(shí)代，19世紀(jì)80年代的手機(jī)體積龐大且功能單一，但今天的手機(jī)是時(shí)尚和多種功能相結(jié)合的。

　　朝著這個(gè)愿景，我們正在致力于開發(fā)硬件和軟件技術(shù)，讓一種紡織品可以同時(shí)擁有多個(gè)應(yīng)用程序，并且可以加入新的應(yīng)用程序，且無須重新設(shè)計(jì)就可以輕松地進(jìn)行修改。此外，我們也正在設(shè)計(jì)開發(fā)電子智能紡織品的模擬環(huán)境。不久的將來，電子智能紡織品在體育、家庭健康監(jiān)測、應(yīng)激反應(yīng)和個(gè)人防護(hù)裝備等領(lǐng)域有可能會出現(xiàn)強(qiáng)勁增長。

　　電子智能紡織品在這些應(yīng)用領(lǐng)域可以給用戶提供檢測和反饋，如英國一家公司開發(fā)出了一種能持續(xù)監(jiān)測穿著者心電圖和心率的智能T恤。該產(chǎn)品是將紡織品與微電子相結(jié)合，將生命體征監(jiān)測技術(shù)與T恤相融合，實(shí)現(xiàn)心電圖檢測儀的植入。與T恤相連的是一件輕巧的帶有SD儲存卡的測量元件，可方便地握于手中或置于T恤的口袋中。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲在SD卡中，然后通過藍(lán)牙發(fā)送給筆記本電腦。這種移動設(shè)置使用便利，無須與固定的心電圖測試儀相連，避免了繁多的連接線，可跟隨穿著者靈活移動，監(jiān)測能力提升，是醫(yī)療與健身領(lǐng)域生命體監(jiān)測的一項(xiàng)重要成果。由于好處明顯，大多數(shù)人還是愿意承擔(dān)其中的較高成本的。

　　作為銷售服務(wù)的一種手段

　　最近對我較為深刻的影響是，將電子智能紡織品作為銷售服務(wù)的一種手段，而不是僅把其看作一個(gè)產(chǎn)品。就像過去的手機(jī)公司，他們所賺取的利潤并不主要來自于手機(jī)本身，他們用低于手機(jī)成本的價(jià)格來銷售手機(jī)，然后通過提供充電服務(wù)來獲取利潤。

　　其實(shí)電子智能紡織品也有類似的機(jī)會。例如，去年在丹麥召開的“未來紡織專家峰會”上，與會者最感興趣的是一件T恤衫，這種T恤可以改變顯示模式。其實(shí)這個(gè)例子僅僅是一個(gè)概念，因?yàn)檫@種產(chǎn)品需要的紗線技術(shù)還尚未開發(fā)出來。但如果它是可用的，那么一家服裝公司除了銷售襯衫，還可以銷售新設(shè)計(jì)的襯衫顯示模式，而不再是僅一次性出售襯衫而獲得利潤。這樣的商業(yè)模式也提高了可持續(xù)發(fā)展，因?yàn)榭蛻艨梢酝ㄟ^簡單地購買新的設(shè)計(jì)模式來更新自己的衣櫥。

　　科學(xué)家今后將研制的數(shù)字服飾是：柔軟的屏幕就像絲綢一般爽滑和亮麗，小巧的按鍵類似扣子一樣精致，還有設(shè)計(jì)成裝飾品的光電池，被淡化成一只口袋或者一片綴飾。數(shù)字服飾的目標(biāo)是“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)”，即加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界的結(jié)合，它就像是給現(xiàn)實(shí)世界的正常景象加上了一個(gè)菜單，人們通過這個(gè)菜單，無論何時(shí)何地都可以自由溝通信息。

　　細(xì)胞增大劑織物配合軍需與民用

　　美國先進(jìn)技術(shù)紡織品有限公司總裁 大衛(wèi)

　　公司正在專注于醫(yī)療領(lǐng)域的開發(fā)，我們開發(fā)了一種為糖尿病患者設(shè)計(jì)的壓縮襪子，這款襪子可以減輕患者在手術(shù)中或手術(shù)后凝血的危險(xiǎn)。該產(chǎn)品同樣也是使用了有細(xì)胞增大劑材料的紡織品，不僅如此，我們還將傳感器融入到了紡織品中。

　　我們公司開始主要是從事軍用紡織品的，但如今已經(jīng)深深感受到多元化發(fā)展的必要性，因?yàn)檐娪眉徔椘愤@一市場已經(jīng)開始逐漸萎縮。公司現(xiàn)在對民用方面有了很大的興趣。這就好比是一家流行的內(nèi)衣公司，現(xiàn)在不完全只做內(nèi)衣，他們還會為服裝制造商開發(fā)新款皮帶。技術(shù)的發(fā)展來來回回，這將加強(qiáng)現(xiàn)有的平臺或創(chuàng)建新的品牌。無論是醫(yī)療、工業(yè)或軍事，各個(gè)領(lǐng)域的解決方案其實(shí)是可以互通的。

　　通過拉伸變粗提高防爆性能

　　公司開發(fā)了一種使用細(xì)胞增大劑材料的紡織品，這種織物包裹著彈性體，在壓力之下，它是可以動起來的，并以一定的方式創(chuàng)建出一個(gè)負(fù)的泊松比(泊松比是材料橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變比值的絕對值，也叫橫向變形系數(shù)，它是反映材料橫向變形的彈性常數(shù))。

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　　我們可以控制這款織物每米動的次數(shù)以及角度，因此可以操縱它的運(yùn)動。當(dāng)你拉長它時(shí)，將得到較小或較薄的材料(正泊松比)。但在爆炸中，它是會變“胖”的，因?yàn)樗囊?guī)模在擴(kuò)大，這就是一個(gè)負(fù)的泊松比。其規(guī)模擴(kuò)大后，依然能夠緩解能量，且不會失去完整性。

　　使用了細(xì)胞增大劑的紡織品可以用來制造防爆材料，可抵抗多重炸彈沖擊波，其伸展時(shí)會變厚。這與我們的日常經(jīng)驗(yàn)相反，例如一條普通的跳繩拉長時(shí)會變細(xì)。但如果將它和一條更硬的繩纏在一起，然后一起拉伸，后者將會變緊，而跳繩則會裹住它。這樣，這對繩子就會變粗。大多數(shù)防爆材料無法抵擋爆炸沖擊波的能量，然而這種材料卻能變厚，以抵抗沖擊波，然后又回到原來的狀態(tài)。

　　傳感器融入帶來更多壓縮空間

　　目前公司正在專注于醫(yī)療領(lǐng)域的開發(fā)，我們開發(fā)了一種為糖尿病患者設(shè)計(jì)的壓縮襪子，這款襪子可以減輕患者在手術(shù)中或手術(shù)后凝血的危險(xiǎn)。這款產(chǎn)品同樣也是使用了有細(xì)胞增大劑材料的紡織品，不僅如此，我們還將傳感器融入到了紡織品中。

　　壓縮襪通常穿脫比較困難。這款襪子則不會發(fā)生這一問題，其在腳的不同部分提供適當(dāng)?shù)?、可變的壓縮，壓縮襪包括脛骨、小腿肚、足背、趾部、踵部和足底部分，其特征在于所述部分分別可經(jīng)受適當(dāng)?shù)膲嚎s，脛骨、小腿肚、足背和足底部分以高彈性紗線作為彈性線、以單層覆蓋有基于聚氨酯的長纖維或長纖維共聚物纖維的紗芯作為內(nèi)線編織而成。襪子上還有可以調(diào)整電池供電的手持設(shè)備，患者能自行對襪子進(jìn)行調(diào)控。公司對襪子還進(jìn)行了一些調(diào)控，讓其底部和部分頂部能夠產(chǎn)生更多的壓縮空間。我們希望在年底可以交付原型，并直接進(jìn)入測試。大約明年這個(gè)時(shí)候，產(chǎn)品就會在市場上出現(xiàn)。

　　不同領(lǐng)域之間是緊密相連的，一個(gè)領(lǐng)域的新產(chǎn)品肯定會對其他領(lǐng)域產(chǎn)生影響。前陣子，美國中央研究中心希望我們公司對頭盔、手套和靴子進(jìn)行改善。在民用方面，頭盔主要是為了運(yùn)動者而設(shè)計(jì)，但是頭盔也可以為軍隊(duì)設(shè)計(jì)，這也就意味著，若是我們成功改善了橄欖球頭盔，也可以直接送到軍隊(duì)去。

　　碳納米管材料直接用于非織造布

　　美國北卡羅萊納州立大學(xué) 菲利普博士

　　德克薩斯大學(xué)納米技術(shù)中心教授先培育出一片碳納米管“森林”，用管軸將其碾成一個(gè)50納米厚的納米管網(wǎng)，然后在其表面噴涂粉末。納米管網(wǎng)的空隙困住了粉末，使其無法自由行動。這些納米管網(wǎng)隨即旋轉(zhuǎn)加捻成紗，再與棉或毛紗混織，形成導(dǎo)電性能優(yōu)異的超導(dǎo)紡織品。

　　由于納米纖維具有驚人的潛在應(yīng)用，致使碳納米管的研究最近受到了大量關(guān)注。通過對碳納米管的研究，科學(xué)家們看到了其驚人的剛度、強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、電氣性和高比表面積。雖然碳納米管這種材料還未在紡織行業(yè)制造出有深遠(yuǎn)影響的產(chǎn)品，但是現(xiàn)在有了新的變化，因?yàn)橛辛诵碌姆椒ㄉa(chǎn)高縱橫比的碳納米管，并有望將它直接用于非織造布。

　　濕法非織造布法生產(chǎn)“巴基紙”

　　碳納米管是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的一維量子材料。碳納米管主要由呈六邊形排列的碳原子構(gòu)成數(shù)層到數(shù)十層的同軸圓管。

　　使用碳納米管可制造復(fù)合材料，可通過取向碳納米管薄膜的層層固態(tài)組裝制備高強(qiáng)度、高導(dǎo)電及可折疊的碳納米管膜。此制備過程工藝簡單，只需將碳納米管薄膜從陣列中連續(xù)拉出，后經(jīng)纏繞而成。在碳納米管薄膜纏繞的過程中，通過噴霧法引入聚合物，得到高碳納米管含量的聚合物復(fù)合材料。該復(fù)合材料呈現(xiàn)出比碳纖維復(fù)合材料更優(yōu)異的力學(xué)性能和導(dǎo)電性能。其可在國防、航空航天、空氣和水過濾等領(lǐng)域使用。

　　此外，使用碳納米管為原材料生產(chǎn)紡織品是一個(gè)可行方法，可使用一種常見的工藝，生產(chǎn)方法類似于生產(chǎn)濕法非織造布。首先將碳納米管材料分散在適當(dāng)?shù)娜軇┲?，然后用機(jī)械攪拌。接著對溶液進(jìn)行過濾，最后產(chǎn)生的織物通常被稱為“巴基紙”。這種生產(chǎn)方法主要有兩個(gè)缺點(diǎn)：一個(gè)是短碳納米管在溶劑中未必能夠得到充分的分散。二是開發(fā)過程中，溶劑干燥管之間的毛細(xì)管力易對碳納米管材料產(chǎn)生影響。但現(xiàn)在這兩個(gè)問題已有解決方案。

　　導(dǎo)電性可與金屬半導(dǎo)體相媲美

　　碳納米管擁有非常優(yōu)秀的導(dǎo)電性能。通過控制碳納米管的尺寸與結(jié)構(gòu)，可使得它們的導(dǎo)電性能與金屬或半導(dǎo)體相媲美。科學(xué)家們?nèi)缃裾趪L試使用碳納米管制造智能紡織品。

　　斯坦福大學(xué)的研究小組人員將碳納米管制成“墨水”。將織物浸泡于這種“墨水”中，碳納米管附著于織物表面，交錯的纖維為電流形成導(dǎo)電的通路，使織物呈現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性能。即使將織物折疊、彎曲或是洗滌，碳納米管也不會脫落。這種新型織物可以儲存能量，可用作“紡織電池”，其質(zhì)輕價(jià)廉，可迅速充、放電。

　　德克薩斯大學(xué)納米技術(shù)中心教授解決了為纖維鍍粉末這一問題。該教授先培育出一片碳納米管“森林”，用管軸將其碾成一個(gè)50納米厚的納米管網(wǎng)，然后在其表面噴涂粉末。納米管網(wǎng)的空隙困住了粉末，使其無法自由行動。這些納米管網(wǎng)隨即旋轉(zhuǎn)加捻成紗，再與棉或毛紗混織，形成導(dǎo)電性能優(yōu)異的超導(dǎo)紡織品，它不僅耐洗耐揉搓，還擁有自潔功能。