智能纺织品的发展与应用

1、1 智能纺织品的研究方向1.1 温敏智能纺织品 温敏纤维温敏纤维：纤维的某些性能随温度改变而发生可逆变化的纤维。 制备方法：共聚; 交联; 共混; 复合纺丝和涂层。1.1.1 相变调温纺织品 在中空纤维中填入相变材料( PCMs) , 或利用微胶囊等技术将相变材料包裹其中, 来达到蓄热调温的目的。1.1.2 温敏变色纺织品 纤维技术是将变色材料加入到纺丝液中, 通过干法、湿法或熔法纺丝, 使生产的纤维具有温敏变色性能; 染色方法是采用变色染料对织物进行染色; 印花及涂层是采用变色涂料进行印花或涂层, 以使织物获得温敏变色的效果。调温纤维和织物 20 世纪80 年代初,NASA 以烷烃碳氢化合物

2、为相变材料,采用微胶囊技术制成直径为160 m 的相变微胶囊Outlast Micro PCMs,将它加到合成纤维纺丝液中或涂覆于织物表面制得具有调温功能的纤维或织物.根据NASA 技术,美国Frisby 公司利用相变材料开发了可调节温度的材料“ Comfortemp”,用作服装材料的添加剂,制取恒温面料,可调温并具有良好的透气性.汽车顶棚用纺织品 在客运车厢内,白天热空气向车厢顶部移动温度升高.如用相变材料作顶棚可吸收过剩的热量降低车内温度.相反,夜间可使车内温度升高.常选用相变温度范围为2540 的材料.调温聚氨酯涂层织物 聚乙二醇也是一种相变材料,其相变温度恰好在人们感觉最舒适的范围内.

3、用聚乙二醇链段嵌入聚氨酯涂层具有良好的挡风和保暖性.用它制成的织物称为“ 空调织物”,如美国Polytech 公司的Uneatech 产品.1.2 压敏智能纺织品 压敏智能纺织品是由传统的纤维编织而成, 织物具有较强的柔韧性。织物中导电纤维经纬向交织形成一个矩阵, 可以准确感知到织物的受压部位。因此被运用到柔性衬垫、柔性遥控器、柔性键盘以及柔性电话中。基于溶液凝胶(Sol- gel) 法制备压电陶瓷纤维的技术较为成熟, 制成的纤维直径在30m以下。近年来含有压电晶体粉末的服用纤维也得到了深入的研究。利用这种纤维中的压电晶体粉末受外力作用后发生放电现象, 可以使纤维具有良好的消除疲劳、抗菌、防臭

4、和负离子发生作用1.3 光响应型智能纺织品 在光的作用下, 纺织品的某些性能, 如颜色、力学性能等发生可逆变化, 称为光响应型智能纺织品。 日本Kanebo 公司将光敏变色物质- 螺吡喃类光敏化合物包裹在微胶囊中,用于纺织品印花.印花织物在光照射下,吸收波长为350400 nm 的紫外线后,由无色变为浅蓝色或深蓝色. 日本帝人纤维公司研究开发了具有多层结构的纤维,该纤维借助光的干涉产生不同的色彩,可以是紫、绿和红色.光干涉色彩是纯粹的色调,有金属般光泽和透明性.目前已制得由聚酯和聚酰胺纤维重叠至61 层而形成的多层层压结构纱,每层厚度精确控制在0.07 m,为得到所需要的色彩,层厚可以改变,而

5、且多层部分(芯部分)可用聚酯包覆起来.1.4 pH响应性凝胶纺织品 pH响应性凝胶纤维是随pH值的变化而产生体积或形态改变的凝胶纤维。 日本工业科技机构工程实验室将高含量( 10 %15 %) 的PVA溶液与相对分子质量为170000的聚丙烯酸酯类树脂混合, 在- 25 - 45 冷冻, 然后融化, 重复10至20次, 直至PVA交联, 成为橡胶状固体。将这种固体加工成直径为1.8 mm的纤维, 它能根据溶液pH值的变化而迅速溶胀和收缩, 从而具有智能。1.5 形状记忆纺织品 所谓“形状记忆”, 是指具有某一原始形状的制品, 经形变并定形之后, 在特定的外界条件下, 如加热等外部刺激手段的处理

6、, 又可使其恢复初始形状的现象。 棉织物形状记忆整理技术主要有: 树脂整理、多元羧酸免烫整理、聚氨酯涂层整理、超柔软桃皮整理、液氨整理等; 真丝绸形状记忆整理技术有: 树脂整理、三甘醇缩水甘油醚整理等; 毛织物形状记忆整理技术有: “机可洗”整理、“洗可穿”整理等。l意大利的毛罗塔利亚尼设计了一款“懒人衬衫”, 他在衬衫里料中加入了镍、钛和尼龙纤维, 从而使其具有“形状记忆”功能。当外界气温偏高时,衬衫的袖子会在几秒钟之内自动从手腕卷到肘部;当温度降低时, 袖子能自动复原。若人体出汗, 衣服也能改变形态。这种衬衫还具有超强的抗皱能力,不论是揉作一团、被塞进箱子里或是被皮带长时间束住下摆, 它都

7、能在30 s内恢复挺括的原状1.6 电子纺织品( e- textile) 电子纺织品是基于电子技术, 将传感、通讯、人工智能等高科技手段应用到纺织技术上, 而开发出的新型纺织品。软开关织物 软开关由轻质的导电织物和一层具有独特电子性能的复合材料组合而成,是一种弹性电阻复合材料或量子隧道复合材料(QTC).QTC 中的金属离子密布于基质中,相互之间无任何接触,正常条件下是绝缘体,但当材料受压或扭曲时,金属粒子间的距离减小,电阻降低,电子发生流动产生导电性,将此材料与织物复合后就是软开关织物.北极环境用智能电子服装 电子服装由支撑体的内衣、雪地活动夹克和裤子组成.通过植入服装内的传感器监测穿着者的

8、情况和所在位置.智能毯 德国芯片厂开发了由导电纤维织成且内部充满了传感器芯片和发光二极管的电子纺织品,称为智能毯.将它安装到地板上并接通电源再和计算机连接后就能知道每个传感器芯片的位置,并应用软件确定自己的位置.如果网络中的某个组成部分发生故障,芯片能自己寻找新的通道,以保持通信畅通.1.7 基于纳米技术的智能纺织品 人们由荷叶的自清洁现象得到启发, 通过研究荷叶的表面, 发现荷叶的表面分布着无数“纳米- 微米”结构的乳状突起, 正是这些肉眼看不见的乳状突起物, 使得荷叶具有极强的疏水性能和自清洁效果。从而提出了纳米- 微米的表面结构具有自清洁功能的“荷叶效应”。中科院化学所的仿生材料专家徐坚等研制出人工仿生荷叶薄膜, 若将这种材料应用到服装面料上, 会使织物保持不沾水和自清洁的功能。l荷叶的化学结构、微观结构、润湿性和沾污性之间有密切的关系,被称为荷叶效应.荷叶表面有许多乳头状凸起,高度为510m,乳头状凸起的表面又被许多直径为1 nm的蜡状物质蜡晶覆盖,由于蜡晶的尺寸属纳米尺度范围,因此,被称为“ 纳米结构”.荷叶粗糙的疏水表面使水不能进入叶子内部,仅在叶面形成水珠,水和叶子表面间的接触面积只有2%3%,可降低两