世界智能纤维的发展起源与部分公司的开发实例

世界智能纤维的发展起源与部分公司的开发实例

时间：2010-09-14 09:47:10 来源：作者：

一、前言

　　智能纤维是集感知、驱动和信息处理于一体，类似生物材料，具备自感知、自适应、自诊断、自修复等智能性功能的纤维。智能纺织品是指对环境有感知和反应功能的纺织品。智能纤维及其纺织品不仅具有对外界刺激(如机械、光、热、化学、应力、电磁等)感知和反应的能力，还具有适应外界环境的能力。特别是纺织科技的进步将很快地使我们的衣物除了用来穿着以外，还具有各种不同的功能。它可以使我们更具活力，或是保护我们不受细菌的疾病的侵扰。虽然在这个星球上仍有成千上万的人因为贫穷而光着脚，但是纺织工业每年都将数百万美元用于研制开发更舒适、更美观以及更健康的织物。目前，每年都有2000多种新的织物被研究出来，而且很快地被用于制作服装。日本是各种新型纺织面料最大的生产国，也是新型织物开发研究的领头羊，它拥有世界上5-8个左右最重要的新型材料研发实验室。其次是美国和瑞士，阿根廷虽然没有雄厚的经济实力，但是在新织物的研究中也有一席之地。特别是智能面料(Smart textiles　interactive fabrics)品种国外行业人认为它将会陪伴我们终身，现有产品及即将开发的新品不仅能够使面料自我“打理”，同时还能“照料”着装者。而智能面料是一种新型面料，新科技的应用赋予了面料新的功能。新产品的问世及不断开发使智能服装有可能伴随穿着者从孩提时代一直到暮年。其实，智能面料能够开发出很多种类的服装，从防护衣到娱乐外套(entertainment jackets)，一整套智能面料产品都已经问世了。如防护衣可以用来防止新生儿死于婴儿瘁死综合症荧光服可以保证在校儿童安全通讯及娱乐外套可以用于工作及休闲监护衬衫可以监控重要身体数据，如心脏、肺、皮肤及体温，并利用这些数据来发现早期的心脏及循环系统疾病。因此，智能面料服装已经与人们的生活息息相关了。

　　二、智能纤维材料的发展历史

　　早在20世纪50年代，Hirshbery发现了螺吡喃类化合物的变色现象，并将这种现象称为Poto.Chromism(光致变色)。智能变色纤维是变色材料研究领域里一个小的分支，它最早应用于1970年的越南战争战场上，美国的CYANAMIDE为满足美军对作战服的要求而开发了一种可以吸收光线后改变颜色的织物。此后各种变色复合纤维，如绣花丝绒、针织纱、机织纱等，广泛应用于运动鞋、皮革、毛衣等，受到人们的广泛喜爱。“智能材料”这个概念最早是由美国弗吉尼亚大学Craig Rogers博士最早提出来的。1989年日本人高木俊宜将信息科学融合于材料的物性和功能，也提出了智能材料(Intelligent ma.terials)概念。尔后美国的R.E.Newnham教授提出了灵巧(smart)材料。近几年智能纤维及其纺织品越来越多的受到各国研究者的重视，国内外许多机构开始致力于智能纺织品的开发研究，所开发的产品向多功能化、产业化的方向发展。智能纺织品的开发在我国还是一个崭新的课题，它的发展必将对我国纺织行业产生巨大的影响。同时，纺织工业的革命可以追溯到1890年，正是在那一年，人们开始提出衣物与健康有密切的联系这一观点。在那以前，已经有许多人成为了时尚的牺牲品：1803年，穿用薄洋纱制成的裙子成为当时妇女的时尚，但是有许多妇女因穿着这种保暖性极差的服装而感染上肺结核。数千名妇女因肺结核而死亡，当时的人们因此将肺结核称为“薄洋纱热”。这样为了时尚而丧命的故事当然已经成为了过去，如今世界正向着更实用更健康的方向发展。在这个新的世纪里，占主导地位的观念是关注我们的健康和我们的地球。在纺织工业中，这种理念与科技的进步结合在一起，给我们带来了各种新型的织物。

　　三、国内外智能纤维材料与下游生产厂家开发实例

　　智能纤维材料是指能够感知周围环境变化或受到刺激后能反映出某种变化的纤维。智能纤维之所以具有这种功能.主要是这种纤维含有传感、执行和处理器的功能，具有传感、执行、调控、识别、变化、适应能力。据有关资料介绍，目前智能纤维材料品种有：光纤传感器、形状记忆纤维、变色纤维、调温纤维、智能抗菌纤维等。

　　1.江苏吴江市方圆化纤有限公司开发的智能纤维

　　江苏吴江市方圆化纤有限公司成功开发出PTT智能形状记忆特性纤维，并且投入试生产阶段，成为国内具有自主知识产权的PTT形状记忆特性纤维生产企业，产品商品名Fineyarn，性能达到国际领先水平。形状记忆纤维则是指纤维一次成型时，能记忆外界赋予的初始形状和特性，定型后的纤维可以任意地发生形变，并在较低的温度下将此形变固定下来(二次成形)或者是在外力的强迫下将此变形固定下来。但当已经变形的纤维在遇到特定的外部刺激时，形状记忆纤维可回复至原始形状，也就是说最终的产品具有对纤维最初形状记忆的特性，使用该种形状记忆纤维制得的织物被称为形状记忆织物。方圆化纤总经理告诉记者，PTT形状记忆特性纤维适于制作休闲夹克、休闲套装、女装套裙，男女衬衫、夏季外衣，外套、休闲服饰及各类童装等，还可用于内衣、外衣、运动服、袜子、鞋用纺织品、妇女卫生用品、床上用品，病员服、医护服饰、手术衣、手术用布、绷带、医院窗帘，旅游业床上用品、装饰布、食品餐饮业工作服等。

　　2.意大利一家纺织品公司开发出智能化衬衣

　　意大利一家纺织品公司开发的智能化衬衣，该公司是利用形状记忆钛镍合金纤维与合成纤维锦纶交织的方法。其织物纱线的设计比例为：五根锦纶丝配一根形状记忆钛镍合金丝。当你所处的周围环境温度升高时，这种智能衬衣的袖子会自动卷起。而且这种衬衣还不怕起皱，即使揉成乱糟糟的一团，用电吹风一吹，马上就能复原，甚至于人的体温也可以自动将其“熨平”。

　　3. TAMSA集团公司开发出智能变色服饰

　　TAMSA集团正在销售新开发的变色服饰，TAMSA集团为确保变色服饰成功并快速登陆中国，以连锁经营的模式向中国投资创业者隆重推出TAMSA变色服饰加盟连锁，设立四个不同投资等级七种选择,并由公司总部统一指导、统一品牌、和店面形象，统一商标、统一VI设计，统一超低价一站式供货。不管投资者选择何种投资级别，TAMSA集团总部均肩负让投资者迅速创业致富的使命，同时为各小级别的加盟商提供全面升级指导服务。

　　4.日本Kanebo公司开发出智能光敏变色织物

　　日本Kanebo公司将吸收350 nm-400 nm波长紫外线后由无色变为浅蓝色或深蓝色的螺吡喃类光敏物质包敷在微胶囊中，用于印花工艺制成光敏变色织物。微胶囊化可以提高光敏剂的抗氧化能力，从而延长使用寿命。采用这种技术生产的光敏变色T恤衫早就于198 9年首次供应市场了，而近年来，国内也有类似的产品销售。

　　5.日本松井色素化学工业公司开发出智能光敏纤维

　　所谓光敏纤维，就是在光的作用下，某些性能如颜色、力学等发生可逆变化的纤维。在光敏纤维中，研究的热点是光致变色纤维。它是通过在纤维中引入光致变色体而制得。对于有机化合物而言，光致变色往往与分子结构的变化联系在一起。目前，光致变色纤维的研究已在日本等发达国家取得较大进展，如松井色素化学工业公司制成的光致变色纤维，在无阳光的条件下不变色，在阳光或UV照射下显深绿色。

　　6.日本旭化成公司开发出智能感温变色纤维

　　日本旭化成公司saran纤维就是以鲜艳的色彩为特长的原丝，在saran纤维里，加入了一种特殊的感温微型胶囊,使纤维一加温就变成透明的，成为感温变色纤维SaranArt TC。在此情况下感温纤维会变，用吹风机加温，用冰水冷却后对体温和呼吸等的温度起反应即便是从室内到户外时的温差也不退色，保持鲜艳色彩保持防水性和不易燃的特性象涂层过的丝一样不会脆化。

　　感温变色的温度如下：

　　20度型16度-20度之间变色

　　25度型22度-31度之间变色

　　另外，也可根据要求在0~45度之间进行设定。

　　7.美国科学家开发智能变色纤维军服

　　美国科学家正在研制一种可如变色龙一样快速改变颜色的衣服，穿衣者只要启动控制器，就能让这种衣服的颜色变得和周边环境一样。美国康涅狄格大学助理教授弗雷格·佐青发明了能因应电场变化而改变颜色的电致变色聚合纤维。这种纤维之所以能变色，是因为其化学键的电子能从一系列隐形波长吸收光线。电压变化后，电子的能量水平就被改变，吸收不同波长的光线，从而改变物料的颜色。到目前为止，佐青已能把纤维的颜色，由橙转蓝或由红变蓝。他下一步是要创造能由红色及绿转白的纤维。佐青希望，最终能把不同颜色的纤维，编织成十字型衣料，透过金属线连接电池后，每个十字点都能变成一个像素──即组成屏幕图象的小光点。以这种纤维制成的衣服，穿著者就能根据自己的心情，透过启动一个微型控制器，调整服装的颜色。或者，穿著者可以将微型控制器连接摄影机，像素即能展示穿着者四周景物的颜色，让衣服的颜色和四周景物“合而为一”。其它研究这个领域的科学家，研发一种电致变色聚合物膜，以改变表面的颜色。这种膜能因应耀眼的光，能自动令窗格变暗，或用来在包装、个人讯息或贺卡上展示广告。

　　8.瑞士Schoeller公司开发出智能调温面料

　　新型可调温面料让冬暖夏凉的衣服成为可能。变化无常的天气常常令我们在选择出门的衣服时大伤脑筋。该穿短袖还是夹克?穿这件衣服晚上会不会冷?就没有能随温度变化而改变保温能力的衣服吗?针对这一问题，瑞士Schoeller公司最近推出了一种可弹性调整温度的智能面料——c—change。Schoeller公司的研究人员从冷杉球果的调温方法中获得了开发。c_ change面科的灵感。冷杉球果是植物应对自然界温度、天气变化的高手——每当气温下降或潮湿时，冷杉球果便会关闭鳞片，保持温度和干燥一旦天气回暖、湿度下降，鳞片就会再度打开，接受阳光并排出湿气。Schocller面料采用了与这一原理类似的薄膜技术，可根据周边的情况自动做出相应的调整，使衣服始终保持最合适的温度和湿度。

　　9.雪莲与恒天合作研发出新型智能调温纤维产品

　　继北京雪莲羊绒股份有限公司与山西恒天新纤维科技开发有限公司合作研制出可发射负离子功能的智能调温型牛奶蛋白复合纤维后，近日，其研制的智能调温型牛奶蛋白纤维的性能技术又有了重大突破。据悉，新研制的智能调温型牛奶蛋白复合纤维产品可以与高级羊毛、驼绒混纺，制作出具有明显舒适性智能调温特征的高级面料。据了解，这种新产品的最大特点是：相变焓高达22J/g以上，且耐压、耐高温性能优良。即使产品经高温染色和汽蒸、高压定型整理和皂洗工艺后，其相变焓仍达20J/g以上。其次，这种纤维是含有天然牛奶蛋白的营养材料，亲肤性极好，为下游客户研制和开发高档新型功能性面料创造了充分条件。据测试，用这种纤维以40%的比例与羊毛、驼绒、棉等纤维混纺，其最终得到的面料调温功能(相变焓指标)比用纯的美国outlastPCM调温腈纶纤维、粘胶纤维制造的产品还要高，且手感要远优于outlastPCM腈纶或粘胶纤维产品。据雪莲公司苗晓光总工程师介绍，智能调温纤维的两大重要指标是纤维的相变焓大小，和纤维的耐压、耐高温汽蒸性能。纤维相变焓大小决定了纤维的调温范围和调温舒适度程度耐压和耐高温汽蒸性能则决定了其在对纤维由纤维加工成面料和产品生产过程中，起调温功能的相变焓损失程度，以及人体在穿着、洗涤过程中造成的调温功能的损失程度。目前，一些市场上售出的号称具有调温功能的服装，由于采用的是相变焓较低(7J/g以下)且耐汽蒸和耐高压性能一般的纤维，从纤维到成品经过较长工艺路线，最终纤维的相变焓损失较大，导致产品仅有微弱的调温功能，有的经过后整理工艺后，几乎完全丧失了调温功能，所以这种产品很难提供出产品调温性能的测试报告。而雪莲公司新开发的高相变焓稳定性极佳的智能调温型牛奶蛋白复合纤维解决了这一问题。新产品的上市，为高档面料的开发创造了一个新的市场空间。

　　四、结束语

　　虽然智能纤维与面料的发展尚处幼年，但是在未来几年它将迅速发展。预计军用服装，体育运动服，卫生保健服及工作服等领域将有新的突破。政府已经投入了大量研究经费，特别是在军用服装方面。智能面料在医疗及体育方面也有重要的商业用途，比如医疗监护功能，自动恢复及自动清洁等功能。总之，将来服装将拥有医疗监控功能，可装配内置电话，计算机及健康监控装置还拥有办公助理的功能，提醒穿着者需要医生，出门别忘带钥匙等。目前一些技术已经投放市场，如监控身体健康，有些仍在研究当中。然而毋庸置疑的是，预计智能面料将在未来的二十年内得以普及。

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