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能顛覆未來生活的智能紡織品,你知道哪幾種?


能顛覆未來生活的智能紡織品,你知道哪幾種?

 

近幾年紡織展會和媒體經常會提到智能紡織品這一概念。甚至在超級英雄的電影中超炫酷的智能戰服往往是不可少的元素。比如在電影《蜘蛛俠:英雄歸來》中小蜘蛛的戰衣則完全成了黑科技集成的升級版,AI系統會與蜘蛛俠對話,并輔助蜘蛛俠進行前期訓練;內置GPS追蹤系統;腋下蛛網翼膜;面罩表情眼睛等等。將一系列功能集中到服裝上,也是現在科學家們研究的熱點。

現階段智能紡織品是從紡織纖維和消費品中派生出來的新一代紡織新品種,是一種具有功能性的紡織品,它具有對外界環境感知和反應的功能,并且保留了紡織品本身所具有的的質感和特性。智能紡織品其智能化表現為在織物中加入的特殊成分,這些成分可以是電子裝置、特殊構造聚合物甚至是著色劑。

從廣義上說,智能紡織品是指應用紡織、電子、化學、生物、醫學等多學科知識綜合開發的具有高智能化的紡織品,它基于仿生學概念,能夠模擬生命系統,同時有感知和反應雙重功能。狹義上的智能紡織品是指電子信息智能紡織品。它將微電子、信息、計算機等技術融合到紡織品中。

據印度一家市場研究公司評估,作為一種高科技紡織品,智能紡織品行業的總值到2020年將達47億美元。鑒于智能紡織品行業2014年的總值不到10億美元,其預期的增長將非常驚人——累積年增長率為30%。這將創造一個前所未有的領域。它不僅僅是幾個產品,而是一個全新的行業。

1.光敏變色紡織品:光敏變色紡織品是一種能在紫外線或者可見光的照射下發生變色、光線消失后又可以逆變到原來顏色的功能性染料。光敏變色材料主要有氯化銀、溴化銀、二苯乙烯類、螺環類、降冰片二烯類、俘精酸酐類、三苯甲烷類衍生物、水楊酸苯胺類化合物等。目前,光敏變色材料已發展到有4個基本色:紫色、黃色、藍色、紅色。這4種光變材料初始結構均為閉環型,即印在織物上沒有色澤,當在紫外線照射下才變成紫色、黃色、藍色、紅色。

2.熱敏變色紡織品:熱致變色是隨著溫度變化而引起顏色變化的材料,變色材料(染料)主要是可逆性變化。日本松井色素化學工業株式會社生產的TC系列以及我國生產的RT系列就屬于熱敏變色產品。織物在服用過程中,隨季節、地區不同,室內、室外溫度不同,而呈現多變的色彩,目前能夠生產變色涂料并掌握加工技術的主要是英國、日本等以及我國的臺灣地區。

3.智能表色纖維:智能變色纖維與傳統織造技術相結合,實現了服裝的智能色彩變化。采用光傳輸原理,結合互聯網技術和電子傳感技術,設計制作智能智能婚紗禮服,實現手機APP遙控、一鍵變色、自動閃光。

4.智能恒溫紡織品201711月發表的一篇論文《科學進展》中,由美國材料科學家Yi Cui領導的一個小組,制造了一種雙面織物。面料可以保持溫暖或涼爽的狀態,這取決于穿戴者將織物的哪一面朝外。這種智能紡織品可以根據環境溫度的變化在一定的溫度范圍內自由調節紡織品的內部溫度。也就是說,當環境溫度升高時,相變材料吸收熱量并熔化,儲存熱量;當外部溫度下降時。相變材料冷凝放熱并釋放熱量,從而使織物的內部溫度保持相對穩定。

5.可拉伸電池織物:由賓厄姆頓大學教授Seokheun Choi領導的團隊創建了一個完全基于紡織品的生物電池,這種柔性電池保持了電池的最大功率。此外,紡織品在反復拉伸和扭轉循環下依然表現出穩定的發電能力。這項技術未來在可穿戴服裝上的應用具有巨大的意義。

6.智能防護紡織品:美國化學學會雜志上發表的一項研究中,Katherine Mirica和史米斯的化學小組研究了一種新型的智能防護紡織品,具備紡織品柔軟的特性。其防護功能是基于織物的組織框架和集成到軟紡織品中的導電多孔材料。可以捕獲、預濃縮和過濾有毒物質。這不僅僅是被動的保護,如果織物中有撕裂或缺陷,或者織物性能下降,系統織物都可以主動警告用戶。

7.能量收集纖維:這些紗線是由碳納米管構成的,碳納米管的直徑比人類頭發的直徑小10000倍。當紗線被扭曲或拉伸時,碳納米管紗線的體積減小,使紗線上的電荷更緊密地結合在一起并增加它們的能量,從而實現了能量的產能和儲備。

8.智能地毯:看起來像一個普通的地毯,但在表面和內襯之間加了一層傳感器。使用引導路徑層析成像技術,實時記錄由人接觸(站立、行走、躺臥等)引起的地毯變形的空間細節。該數據能夠識別由自然原因或疾病引起的行動變化,此外,地毯可以改裝,根據空間靈活放置。對于老年人口和患有行動障礙的人來說這項發明很有意義。

隨著智能技術的不斷發展,智能紡織品將勢不可擋,期待不久的將來有更多的產品飛入尋常百姓家,豐富和方便我們日常生活的點點滴滴。


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