智能纺织品论文

2022-04-15

智能纺织品具有感知、响应和反馈等三大要素,是未来纺织服装的发展方向,也是各国军方追求的目标。本文分析了目前典型的几类智能纺织品的技术现状和特点,并探讨了其在军用装备上应用的可能性。下面是小编为大家整理的《智能纺织品论文(精选3篇)》的相关内容,希望能给你带来帮助!

智能纺织品论文 篇1:

浅谈智能纺织品标准化进展

摘要:纺织技术与微电子、计算机、信息技术的深度融合生产出智能纺织品;而作为技术密集型的智能纺织品行业无疑是我国纺织产业实现转型升级的突破口之一。标准及标准化对产业的发展具有引导和支撑作用。论文对智能纺织品的概念、分类进行了描述,重点分析了智能纺织品推广面临的一些问题,以及欧盟、美国和部分国际组织在智能纺织品标准化方面的工作进展,并对未来智能纺织品标准化工作需要重点关注的问题进行分析和展望。

关键词:纺织 智能纺织品 标准 标准化进展

A Brief Analysis Standardization Progress of Smart Textile

Cheng Guangwei, Pang Shuting, Liu Ying

(Jiangsu Institute of Quality and Standardization)

Key words: textile, smart textile, standards, standardization progress

1 引言

在生产要素成本持续增长和供给侧改革的大背景下,我国纺织产业在产业转型升级及产业生态可持续发展方面正面临着新挑战。纺织技术与化学、材料、微电子、信息等学科深度交叉融合,使得纺织科技工作者研发出了智能纺织材料。

智能纺织材料是指对外界环境的光、电、力、热等刺激能进行判别并按预定方式做出反应的纺织材料,一般有感知功能、信息处理功能和执行功能,即具有获取、识别、处理和执行信息的能力。以纳米纤维材料为例,作为过滤材料并不能对外界环境的刺激产生任何反应或交互作用,因而不属于智能纺织品;但是纳米织物中添加了金属氧化物后,就具备了分解有毒化合物的功能,成为自清洁过滤材料。

智能纺织材料制备方法主要包括:(1)利用共混共聚等方法开发智能纤维;(2)将智能纤维与传统纤维混纺,用智能纺织纱线制造智能面料;(3)利用智能材料对纺织材料进行改性处理;(4)将纺织材料与智能薄膜材料、电子元器件或信息处理单元进行复合,制成智能纺织材料[1-4]。按照使用场景,智能纺织品可以用在航空航天和军工领域、生物医学、环境保护、建筑以及日常生活等领域。除了按照使用场景划分,还可以按照其智能属性(物理型、化学型、分离型、生物型)或者对外界刺激的响应方式(被动智能型、主动智能型、高级智能型)来分类[5]。

2 智能纺织品市场化面临的挑战

智能纺织品应用场景的多样性带来了产业的爆发式增长。据统计,智能服装出货量预计将从2016年的170万套增长到2022年的2690万套,年复合增长率为58.6%。智能服装销售额也将从2016年的1.507亿美元增加到2022年的37亿美元[6],年复合增长率70.62%。然而智能纺织品的普及和推广还存在以下障碍。

2.1 消费者认可度

智能纺织品目前的应用大多是专业的使用场景。然而在一些非专业领域,此类产品只能满足极少数人的好奇心;对于大部分消费者来说,这些产品仅仅是概念产品。此外,还有部分不良商家,销售不具有明显智能特性的产品,也降低了消费者对智能纺织产品及行业的认可程度。

2.2 产品安全和质量

传统纺织品使用的过程,会使材料基本结构和性能产生缓慢变化;在洗涤和穿着时,在反复负荷作用下会产生动态疲劳破坏以及蠕变破坏。而现有智能纺织品大多是与电子元器件结合而成,使用过程中带电器件可靠性及其电安全性成为不可回避的问题。具有无线信号传输功能的智能纺织品,使用过程中需要考虑其电磁兼容性(EMC)及抗干扰能力。此外,还需要考虑信息安全和隐私保护等问题。

2.3 消费者承受能力

智能纺织品价格超出普通消费者承受能力是影响市场化的重要因素。目前智能纺织品还未形成产业化发展,产品的开发和广泛应用,还需要大量的基础研发投入,将微电子、信息、化学等高技术行业与传统纺织行业进行深度结合与推广才能实现。

3 智能纺织品标准化进展

“标準”是为了在一定的范围内获得最佳秩序,经协商一致制定并由公认机构批准,共同使用的和重复使用的一种规范性文件[7]。对于智能纺织品企业和研究机构来说,标准及标准化可以避免技术研究上的重复劳动,缩短设计周期,降低生产和设计成本,使生产更加科学有序,实现高效、统一、协调管理;对于消费者来说,标准可以保证智能纺织品质量,维护消费者利益、身体健康和生命安全。此外,适当的技术标准还可以消除贸易障碍,促进国际技术交流和贸易发展,提高产品在国际市场上的竞争力。

从产业价值链的范围来看,未来国际市场竞争成败的关键不再是传统的资本和劳动力等有形资本,而是以高新技术为核心的综合实力,是将技术转化为标准从而获得经济收益的能力。因此,发达国家多年来一直致力于国际和区域标准化活动,尤其是技术密集型产业的标准化活动,抢占国际竞争的制高点。

3.1 国际组织

2018年5月3日,国际标准化组织(ISO)纺织品技术委员会(ISO/TC 38)发布一项新项目提案ISO/NP TR 23383《智能纺织品定义、分类、应用和标准化需求》[8]。该文件对智能纺织品术语、分类和应用等基本概念进行界定,并研究了智能纺织品标准化的需求。

国际电工委员会(IEC)可穿戴电子设备技术委员会(TC 124)2017年9月发布的《战略业务计划》(Strategic Business Plan)[9]对其技术范围做了详细描述:可穿戴电子设备和技术领域的标准化,包括可修复材料和设备、可植入材料和设备、可摄取材料和设备,以及电子纺织材料和设备。此外,IEC/TC 124还设立了WG1(术语)、WG2(电子纺织品)、WG3(材料)、WG4(设备和系统)4个工作组以及1个AG1(战略咨询小组),以适应快速发展的可穿戴技术。2019年5月,IEC/TC 124发布了关于《电子纺织品和可拆卸电子设备的按扣连接器》的标准项目IEC/TR 63203-250-1 ED1。

国际电子工业联接协会(IPC)是一家全球性电子行业协会,主要提供行业标准、培训认证、市场研究和环境保护等服务。其下属的D-70(电子纺织品委员会)和D-72(电子纺织材料分委员会),前者主要制定、计划、指导和协调电子纺织品标准和教育的发展,后者正在制定标准IPC-8921《电子纺织品、导电纤维和导电纱线的要求》。标准IPC-8921覆盖的电子纺织品包括机织纺织品、针织、非织造、层压、编织、刺绣、印花、涂层等工艺类型的纺织品,以及具有导电元件的其他纺织品结构。

3.2 欧洲

作为纺织工业发源地的欧洲大陆,目前仅保留了高端纺织服装产业,大量的日用纺织品依赖进口。欧洲标准化委员会纺织品技术委员会智能纺织品工作组(CEN/TC 248/WG 31)早在2011年11月30日就发布了智能纺织品的技术报告CEN/TR 16298:2011[10],定义了常见的功能纺织材料和智能纺织材料,并对不同材料作了详细分类,以指导智能纺织品标准化工作。2016年3月和4月,该工作组又分别发布EN 16806-1:2016 和EN 16812:2016两个测试标准,前者涉及纺织品中相变材料的储热和放热性能的检测,后者涉及纺织品中导电轨迹线性电阻的测试。

2017年6月1日,欧盟委员会(EC)发布M/553号授权文件,要求欧洲标准化委员会(CEN)、欧洲电工标准化委员会(Cenelec)、欧洲电信标准化协会(ETSI),在2021年12月之前提交技术标准文件,以支持欧洲《个人防护法规》(EU)2016/425中关于个人防护品(集成了智能纺织品和非纺织元素)的安全和健康等方面的要求[11]。

3.3 美国

美国材料与试验协会(ASTM)纺织品技术委员会智能纺织品分委员会(D 13.50)成立了三个任务组,分别负责术语、市场研究以及数据安全。D 13.50于2017年2月发起第一个智能纺织品相关的工作项目ASTM WK58009;同年12月15日,D 13.50又发起三个工作项目ASTM WK61478《智能纺织品新术语》、ASTM WK61479《暴露于汗液的智能服装纺织电极耐久性的新测试方法》、ASTM WK61480《洗涤后智能服装纺织电极耐久性的新测试方法》。2019年5月,美国ASTM发布ASTM D8248-19 《智能纺织品标准术语》,该标准界定了与智能纺织品、技术纺织品、电子纺织品和可穿戴电子产品(包括纤维,纱线和最终产品)相关的术语。

美国纺织化学师与印染师协会(AATCC)电子集成纺织品技术委员会(RA111)主要负责开发电子一体化纺织品测试的方法和术语,该技术委员会有两个任务组,分别负责可洗涤性和弹性;该技术委员会由BV、SGS、TUV等检测公司,以及波音公司、英特尔、杜邦、ASTM、加州大学戴维斯分校等诸多著名公司、机构的40多位专家组成。目前,RA111正在起草一项关于电子纺织品洗涤后导电率变化的评价方法。

3.4 中国

为有效满足智能纺织品标准化需求,加快构建智能纺织品标准体系,全国纺织品标准化技术委员智能纺织品工作组于2019年3月在昆山成立;同年6月,全国服装标委会智能服装工作组在苏州盛泽成立。智能纺织品和智能服装两个标准化工作组的成立,标志着我国智能纺织品标准的制定正式启动,智能纺织品标准化工作迈出了重要的一步;但截至目前还未有标准发布。我国需要加快步伐,制定符合我国国情的智能纺织品标准,为智能纺织品和智能服装行业的发展,以及纺织产业转型升级提供支持。

4 结论

智能纺织品技术是交叉学科的产物,而标准化工作可以加速智能纺织品技术的研究和应用,提升产品可靠性和稳定性,规范市场和行业发展。欧盟、美国以及日本等国家和地区都积极推动智能纺织品标准化工作。目前,ISO、IEC、IPC等国际标准组织以及欧盟和美国在智能纺织品领域的标准化工作主要集中于基础标准(术语、定义和分类)、电性能(可拆卸电子器件、导电纱线、電极耐久性)、热性能(储热、放热)等3个方面。而国内大部分研究目前集中于智能纤维和面料的研究,市场上实际应用的智能纺织品成品较少,同时在该领域的标准化工作才刚刚起步。

未来,我国应从行业政策层面支持加快智能纺织品技术的开发和应用,促进和引导科研机构与企业的技术对接与交流,鼓励企业、高校和科研机构中不同学科领域的研究人员和技术专家,参与智能纺织品国际标准化工作。同时优先考虑在以下方面制定智能纺织品标准。

(1)质量安全性能:接口可靠性,机械安全、化学安全(包括三致物质、重金属、有机挥发物等)、电安全(电压、电流及绝缘性能)、热安全等性能;

(2)环保性能:阻燃剂、重金属、增塑剂等,可回收利用性;

(3)耐久性:包括耐洗涤、耐摩擦、耐汗渍、防水防潮、耐光以及耐热等性能;

(4)其他特殊使用要求:电子部件的能耗,储能设备的储能能力,无线信号发射和接收端的电磁兼容性能,可拆更换部件的可拆卸性等;

(5)产品标签和使用说明。

参考文献

[1] 姜怀. 智能纺织品开发与应用[M]. 北京:化学工业出版社, 2012: 23-26.

[2] 罗胜利,张宇群,龚龑,等. 智能纺织材料与智能纺织系统概述[J]. 粘接,2017(3):23-28.

[3] 吴云,刘茜. 可穿戴智能纺织品研究现状及展望[J]. 棉纺织技术,2018(6):79-84.

[4] 王香琴,辛斌杰,许鉴. 智能纺织品的研究进展及发展趋势[J]. 国际纺织导报,2012(10):37-40.

[5] 尹博. 智能纺织品的研究現状与发展趋势[J]. 纺织报告, 2017 (7): 39-42.

[6] Genevieve Scarano. Report: Smart Clothing Shipments to Reach 26.9M Units by 2022[EB/OL]. (2017-8-9)[2018-09-9].https://sourcingjournal.com/topics/technology/report-smart-clothing-shipments-to-reach-26-9m-by-2022-71209.

[7] 全国标准化原理与方法标准化技术委员会. 标准化工作指南:第1部分 标准化和相关活动的通用术语:GB/T 20000.1—2014[S]. 北京:中国标准出版社,2014.

[8] Textiles and textile products—Smart textiles —Definitions, categorization, applications and standardization needs ISO/NP TR 23383. [S].ISO, 2018.5.

[9] IEC/TC 124. Strategic Business Plan[EB/OL]. [2017-9-x].http://www.iec.ch/public/miscfiles/sbp/124.pdf

[10] Textiles and textile products—Smart textiles —Definitions, categorization, applications and standardization needs CEN/TR 16298-2011. [S].CEN/TC 248, 2011.

[11] EUROPEAN COMMISSION. M/553 COMMISSION IMPLEMENTING DECISION C(2016) 8901 final of 6.1.2017 on a standardization request to the European standardization organizations as regards advanced garments and ensembles of garments that provide protection against heat and flame, with integrated smart textiles and non-textile elements for enhanced health, safety and survival capabilities, in support of Regulations (EU) No 1007/2011 and (EU) 2016/425 of the European Parliament and of the Council[DB/OL]. ftp://ftp.cencenelec.eu/CENELEC/EuropeanMandates/M553_EN.pdf. 2017.6.1.

作者:程光伟 庞淑婷 刘颖

智能纺织品论文 篇2:

智能纺织品及其在军用装备上的应用

智能纺织品具有感知、响应和反馈等三大要素,是未来纺织服装的发展方向,也是各国军方追求的目标。本文分析了目前典型的几类智能纺织品的技术现状和特点,并探讨了其在军用装备上应用的可能性。

Embracing with three elements which are sense, response and feedback, smart textiles is a development trend of textile and apparel industry and research goals for military of many countries as well. This paper analysed the technology status quo and characteristics of several typical kinds of smart textiles, and discussed their application potential on military equipments.

1概述

智能材料是模仿生命系统、具有感知和驱动双重功能、对使用环境敏感且能对环境变化做出响应的材料,其显著特点是将高技术的传感器和执行元件与传统材料结合在一起,赋予材料以新的性能,使无生命的材料具有越来越多生物所特有的属性。感知、反馈、响应是其三大要素。智能纺织品是其中的一个重要分支,同时具有感知、反馈、响应的特性以及纺织品柔软可穿用的特点。

能够感知外界环境变化、并根据外界环境变化判断作出应对措施、然后进行相应的结构或性能调整来适应外界环境的智能纺织品,一直以来都是各国军方梦寐以求的。例如,能够随着环境颜色变化而调整自身颜色的“变色龙”迷彩纺织品,能够自动调节温度来适应环境温度变化的纺织品,能够远程探测士兵生理参数、受伤部位及程度并进行调节和治疗的电子信息纺织品,能够在可见光波段实现隐身的高级智慧型功能纺织品等等,无一不是各国军方追求的 目标。

根据目前已有的报道和研究,典型的智能纺织品主要有以下几大类:电子信息智能纺织品、变色纺织品、相变材料和智能调温纺织品、形状记忆高分子及纺织品、基于水凝胶的智能纺织品和基于人工周期性结构的隐身纺织材料。本文结合这几类智能纺织品的特点以及军用纺织品的应用要求等,就其研发现状及其在军用装备方面的应用进行了 探讨。

2典型的智能纺织品及其在军用装备上的应用

2.1电子信息智能纺织品

微电子信息技术和纺织技术的完美结合,造就了电子信息智能纺织品。严格说来,该类纺织品表现为通过多种信息处理系统实现对多种信息的探测或处理,只是多个分系统的组合;是多功能的集合,还停留在功能材料的智慧水平,属于消极智能纺织品。比如可穿戴的计算机、用以检测人体生理指标的LifeShirt、用以探测弹伤位置的SmartShirt等。目前已商业化的部分电子信息智能服装如表 1 所示。

微电子元件和纺织品的结合有 3 种技术水平:(1)模块化技术:将电子元件作为纺织品的附件,电子元件和纺织品的功能各自独立,比如Philips – Levi’s的ICD款式的夹克;(2)嵌入式技术:电子元件被接合到纺织品的某一部分织物中,比如附加在织物上通过导电纱线连接的电路板,基于织物的柔性传感器、整合电路等;(3)基于纤维的技术:部分或所有必须的电子元件及传感器直接由纤维和织物构成。

无论何种技术水平,电子信息智能纺织品的关键技术在于电子元件的微小型化及柔性化。其中,电子元件的微小型化属于电子技术范畴,而柔性化则大多需要通过纺织技术来达到。目前文献中报道研究的柔性化电子器件主要有织物传感器、织物电极、可传输信号的导电纤维或纱线、织物线路板、柔性显示器等,如图 1 所示。以上各种织物传感器类产品都是通过将导电物质涂敷于织物上或将导线织入织物等方式赋予织物导电性能来实现的。因此,研发并掌握具有传输信号功能的导电纤维和织物的关键技术是电子元件柔性化的根本。

目前已商业化的这些电子信息智能纺织品给了各界极大的鼓舞和信心,但它们还存在一些亟待解决的问题,如能源供应、柔性集成电路、电子部件的耐水洗和耐汗渍等性能以及各接口的稳定性问题等。

美军和我国军方都已展开了对该类纺织品的研发及应用,主要集中在电子元器件的微小型化和柔性化,基本处于模块化和嵌入式水平阶段。可以预见,未来战场上,单兵只需穿着一件信息化作战服装,就可以通过服装上内置的各种传感器来感知战场和人体的各种状态变化,探测枪伤的位置并给药,通过内置的柔性键盘和开关来处理获得的信息,并通过无线信息传输技术将这些信息传送给指挥部门或邻近的战友,从而接受指挥部门的命令或战友的信息。

2.2变色纺织品

变色材料是指其颜色随着外界环境变化而发生改变的物质。材料变色的基本原理是基于当相应的外界条件发生变化时,材料对可见光的吸收光谱发生变化。变色材料实质是变色染料或颜料,通过将具有变色功能的单体与其他单体共聚或作为侧基引入获得。根据发生响应的外界条件,变色材料可分为光致、热致、电致、压敏和湿敏变色材料,表 2给出了其中 4 类材料的特点。

一般通过 3 种途径可以获得变色纤维:(1)在溶液纺丝过程中加入变色染料和防止染料转移的试剂,如日本松田色素化学工业公司生产的变色纤维;(2)将变色染料制成色母粒,通过熔融纺丝制成变色纤维,如日本帝人和可乐丽公司制成的皮芯结构的变色纤维;(3)在纤维表面进行涂层或聚合。其中第 3 种方法还可以直接应用于纱线或纺织品。具有实用价值的变色纺织品必须具有以下特点:(1)必须能够发生可逆的变色;(2)变色响应速度快,一般为毫秒至秒级;(3)颜色稳定;(4)颜色的重现性、耐疲劳和反复变色性好。

研发用于军用装备的变色纺织品必须选择合适类型的变色染料并通过适当的途径应用到纺织品上。虽然光致和热致变色染料得到了更多的研究和关注,但由于光强和温度属于自然条件,对其敏感的变色染料难以人为主动控制,因此只有通过电场变化控制的变色染料才可以做到人为控制变色,即到任何环境都可以人为调控纺织品的颜色。通过研制变色纤维的方式获得的纺织品具有较好的水洗性和摩擦牢度。该技术可用于军用变色迷彩的研发。

2.3相变材料和智能控温纺织品

根据温度的不同,物质的相态可以发生转变,即发生固-液、固-气、气-液的相转变,在相转变过程中,物质从环境吸收热量或向环境中释放热量。相变材料就是能够随环境温度变化而发生相转变的物质。作为适于工业化应用的相变材料必须具有相变温度合适、储热能力强、相变过程中体积变化小、可逆性好、过冷程度低、导热快、价格低等特点。

目前得到广泛研究的几类相变材料的性能特点如表 3所示。

为解决相变材料在纺织品中的有效含量比较有限、可智能控温时间较短的问题,可采用微胶囊、中空纤维、原位复合等技术途径,将数量较多的相变材料有效包容于纤维或纱线之中。同时,选用或专门研发热焓大的相变材料,使单位质量的相变材料发生相变时产生较多的能量,则有可能使相变材料成为具有实用价值的智能控温纺织品。

由于相变材料只在温度发生变化时才释放或吸收热量,因此相变材料适于用于环境温度变化比较频繁的场合,比如驻守于极冷地区、需要往返于室外和室内条件下的战士或司炉员。要达到较好的衣内恒温效果,服装体系必须具有较好的密闭性以保证衣内的微气候。

2.4形状记忆高分子材料及纺织品

形状记忆高分子材料是指具有某一原始形状的制品,经过形变并固定后,在特定的外界条件下能自动回复到初始形状的一类材料,主要为热敏形状记忆高分子材料,即受外界温度刺激后其形状和性能能够做出预定反应。该类高分子为两相结构,由记忆起始形状的固定相和随温度变化能可逆地固定和软化的可逆相组成。

常见的几种形状记忆高分子材料为交联聚乙烯、聚降冰片烯、聚乙烯 – 聚己内酰胺的接枝共聚物、形状记忆聚氨酯(SMPU)等,其中SMPU由于具有 -30 ~ 70 ℃可调的形变回复温度、加工容易、形变量可达 400%、耐候性和重复形变效果佳等特点,得到了广泛的研究和应用开发。如通过SMPU膜获得的智能防水透湿、药物缓释和保温织物,可随温度变化膜的孔隙变大使透气率透湿量增加;通过SMPU乳液对棉麻织物进行抗皱免烫保形整理;通过SMPU模具制得的便携式餐具等,在到达形变温度以上时,可以回复到初始状态。

以上列举的几种SMPU材料在军用装备上均有很大的应用前景,比如通过SMPU可以制作可改变形状的生活便携用具,使其体积较小便于携带,而在使用时,只要给以一定的形变回复温度,就可使生活用具恢复原来形状。但是应用形状记忆高分子或纺织材料时必须选择合适的形变回复温度和形变回复次数,再根据这个要求设计两相结构的比例。

2.5基于水凝胶的智能纺织品

水凝胶是高分子链之间以化学键或物理作用力形式形成的交联结构溶胀体,是由水和高分子网络所组成的复合体系,是一种智能材料。水凝胶的一个重要特性是在一定的环境刺激条件下会发生体积相变,即当外界环境连续变化时,凝胶体积产生连续变化。根据响应的刺激信号不同,智能水凝胶可分为pH响应型、温敏型、光敏型、电场响应型、磁场响应型等。高分子水凝胶的合成以丙烯酰胺及其衍生物的均聚物和共聚物、丙烯酸及其衍生物的均聚物和共聚物为主。

将水凝胶采用涂层、接枝共聚、纺丝等方法制成智能凝胶纤维或织物,可用于智能调温、抗浸、防渗透纺织品等。根据军用装备使用的环境条件,选择水凝胶对环境变化的响应时间、响应速率、响应体积变化率是研发相关军用纺织品的技术关键。

2.6基于人工周期性结构的隐身纺织材料

严格意义上来说,隐身材料属于超材料的范畴,是一种人工结构材料,但由于其具有极其特殊的结构和超性能,在本文中也简单加以阐述。

电磁波入射到物体上后,当不能被反射、或被完全吸收、或电磁波改变方向从该物体的边缘传播过去而不透过该物体时,该物体对于侦视手段具有隐身功能。通过以下途径可实现隐身:(1)吸收电磁波或降低对电磁波的反射率,如各类吸波材料;(2)改变电磁波在介质中的传播方向,使得电磁波绕过该介质继续向前传播,即该介质对于电磁波而言是透明和不存在的,如左手材料或负折射率材料、光子晶体等。

其中,第 2 种途径主要通过在材料上刻蚀周期性结构而获得负的磁导率和负的介电常数来实现。早在1968年,俄国物理学家Veselago就对电磁波在介电常数ε和磁导率μ同为负数的介质中的传播特点作过纯理论研究,但是直到1999年,D.R.Smith和伦敦大学帝国理工学院的Pendry利用周期性排列的金属条和开口金属谐振环才制备了在微波 9.3 GHz波段同时具有负的介电常数和负的磁导率的介质,在该波段,微波可以绕过该介质向前传播,实现隐身。

虽然负折射率在概念上还存在争议,但事实已经表明,人工结构材料如光子晶体可以用来控制光的传播,且可以通过人工控制周期性结构尺寸以控制不同波段的光的传播。今后的研究方向是进一步减小结构尺寸、获得较为宽泛的可见光频段、可控制可见光传播方向、具有负折射率的光子晶体。

纺织纤维本身具有微米级的直径,如果在较小尺度上刻蚀周期性结构,以获得具有负折射率效果的纺织纤维,将是一件激动人心的事情,可以实现真正意义上的隐身。当士兵穿上这种纤维制作的服装时,可实现隐身。

3结论

总而言之,智能纺织品由于具有一般功能材料和高性能材料难以企及的智慧水平,即根据环境变化作为反馈并改变自己的行为,将是未来纺织行业的研发重点。相变材料、变色材料、电子纺织品、形状记忆纺织品和基于水凝胶的智能纺织品目前已得到了极为广泛的研究和关注,基本理论清晰,面对工业化应用的相关产品、需要解决的关键技术也比较清楚,这些为其在军用装备上的开发应用奠定了基础。具体如相变控温服装、变色迷彩、信息化作战服装、形状记忆生活用具和智能防渗透或抗浸服等,实现这些功能只需假以时日,同时努力提高实现的效能并解决附生的其它问题。而超材料 —— 人工结构隐身材料已经实现了微波段特定频率的隐身,尚处于实验室起步阶段,但为实现真正意义上的光学隐身技术指明了前进的方向。目前这些技术虽然还远未达到实际应用技术水平,但一旦实现,必将彻底改变未来的战争模式,值得跟进和开展相关探索性的基础理论和技术研究。

参考文献

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[4] 肖红,周宏. 信息化服装的关键技术探讨[A]. 中国纺织工程学会. 第八届功能型纺织品及纳米技术研讨会[C]. 2008:525 – 529.

[5] 陶肖明. 交互式的织物和智能纺织品[A]. 中国科协. 2006年中国科协年会论文集[C]. 2006:116 – 125.

作者:肖 红

智能纺织品论文 篇3:

智能纺织品给大学生创新活动增添魅力

摘要:富有吸引力的大学生创新活动项目,能引起大学生的兴趣和爱好,发挥出他们的主观能动性;由于智能纺织品的新、奇、特吸引着大学生,催生出他们的创新灵感,研制出可以实际应用的产品。

关键词 智能纺织品 创新活动 创新途径

培养大学生科技创新能力是高等教育的一项重要任务。随科学技术迅速发展,知识更新的加快,现代社会要求高等学校培养的学生,不仅要有一定的科学技术知识和实践动手能力, 更应该有明确的科技创新意识、一定的创新能力和创新经验。实施大学生创新活动计划项目,是培养大学生创新能力的有效途径。

一、大学生创新活动的选题要富有吸引力

科技创新活动作为一种探索性的实践过程, 具有科技性、实践性和探索性的特点。只有富有吸引力的大学生创新项目,才能充分发挥大学生的主观能动性,将从课本上学到的知识与生产实际相结合,让主观思维与客观世界发生猛烈碰撞,才能迸发出创新的灵感。参加科技创新活动的大学生应该从个人的实际情况出发,以个人的兴趣、爱好为基础,选择适合自己的项目。创新活动的指导老师要善于发现和培养学生的兴趣和爱好,有的放矢地引导学生,推出各种不同的大学生创新项目让他们挑选。对不同的学生,介绍不同的项目,对有兴趣、能力较强又刻苦钻研的学生推荐一些具有一定难度的创新项目,并重点培养,鼓励、支持和帮助他们,使他们在教师的指导下进行科学研究。只有这种自主的、自发的科研活动, 才能充分发挥学生个人的潜能和调动自己的积极性。参加科技创新活动对学生而言是一个自主探索学习的过程,在活动中让学生不断发现问题、 提出问题、并通过自己的努力解决问题,并且在科技创新活动的过程中得到乐趣,提高兴趣,促使大学生从被动学习转变为主动学习, 从而达到培养大学生创新能力的目的。

二、智能纺织品使生活更加绚丽多彩

对于纺织工程专业的大学生,要使他们热爱自己的专业,提高他们学习的兴趣和热情,就要使他们认识到,纺织工程不仅仅是传统意义上纺纱织布,生产的织物不止用于保暖遮体的服装材料,纺织工程涉及到许多崭新的领域。例如:智能纺织品的开发可以赋于纺织品新的性能,使无生命的材料具有越来越多的生物特有的属性。把智能纺织品应用于服装,可以增加服装的舒适性,提高人们的生活质量,改善人们的劳动条件,满足某些特种行业和特种场合的需要。特别是智能变色纺织品,不但可以在军事上用作伪装等目的,而且在民用服装上可以满足现代人们追求新、奇、特的审美观念的需求,使生活更加绚丽多彩,让人耳目一新。

智能纺织品是具有对环境变化或来自机械、热量、化学品、电子器件和磁场刺激作出自动的或固有的感知或探测能力,并能作出某些反应或变化的纺织品。智能纺织品的设计、开发使人们看到了纺织工业的希望和未来。智能纺织品的种类繁多,有形状记忆高聚物和智能型防水透湿纺织品、相变材料和智能调温纺织品、光(热)致变色材料和变色纺织品、电子信息智能纺织品等等。它们被广泛地应用于国防、机械、化工、医疗、服装等各个领域。

智能变色纺织品的奇特作用和很高的应用价值深深地吸引了本课题大学生创新小组,引起了他们的极大兴趣,通过成功地设计和开发新颖的智能变色纺织品,增加了学生们的成就感和自豪感。

三、智能热至变色纺织品的研制

带着对智能变色纺织品的浓厚兴趣,大学生创新项目小组开始了研制智能热至变色纺织品的构思。在众多智能变色纺织品中,由于智能热至变色纺织品的广泛用途,选择制作智能热至变色纺织品。通过查阅相关资料发现,用于制作智能热至变色纺织品的热敏染料存在着某些方面的不足,如热敏染料对纺织品的亲和力差,不易上染织物;化学稳定性不够理想(耐酸碱能力非常差),为了克服热致变色染料对纺织纤维的亲和力差、对纺织品的上染率很低的缺点,本创新项目组经研究,决定采用粘附的物理方法制作温致变色纺织品。粘附剂采用明胶和阿拉伯树胶混合剂,把热敏大红等不同染料分别和粘附剂混合调匀,然后用涂绘或筛网印刷等方法固接在织物上。涂绘时可以用人工绘画的方法制成各种图案。当染料浓度太大时,由于有的热敏变色材料不溶于水,仅溶于有机溶剂,需要用丙酮等有机溶剂进行稀释。通过涂绘或筛网印刷等方法把热敏染料上染到织物后,放在110℃的烘箱内烘干3~5分钟,智能热敏变色纺织品就这样制作完成了。

本项目组设计的第一款典型产品为国粹——京剧脸谱,变脸是京剧中的常用的表演手法,本产品可以通过温度的变化达到变脸的目的。见图1。

本项目组设计的第二款典型产品为黑天鹅变为白天鹅,在天鹅的羽毛部分采用热敏变色染料,因而在常温下为黑天鹅,当温度上升到到53℃时,变为白天鹅(见图2)。本作品的创造灵感来自环保的宣传要求,空气污染,全球温度升高,导致物种变异。

智能变色纺织品的奇特作用使其具有广泛的用途,本课题组研制的智能变色纺织品可用于服装和服饰等场合,给人们的生活增加了乐趣,也深深地吸引着大学生的创新设计愿望,使他们产生创新的灵感。

参考文献:

[1]葛婧媛,杨文芳.变色材料在纺织品上的应用[J].染整技术,2007,(10):5~8.

[2]王文志.变色纺织品及其应用[J].山东纺织科技,2007,(2):54~56.

(责任编辑 刘 红)

作者:张思涵 何文元等

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