智能安全服装中智能纤维的应用

摘要：最近若干年来，随着电子信息技术、微胶囊技术以及纳米技术的日益发展和广泛运用，在研究以及开发智能纤维上取得重大进展，而且出现了系列化的新型智能安全服装，有效地满足了消费者对智能安全服装的需求。文章论述了智能纤维在智能安全服装设计过程中的具体运用，并预测了其发展前景。

关键词：智能安全服装；设计；智能纤维

中图分类号：TS941.2 文献标志码：A

The Application of Smart Fibers in the Designing of Smart Safety Wear

Abstract： With the fast development and wide application of electronic information technology， microcapsule technology and nanotechnology， great progress has been made in the R&D of smart fibers and a collection of new smart safety clothes have emerged， which have effectively satisfied consumers’ need for smart safety wear. The paper discusses the practical use of smart fibers in the designing process of smart safety wear and anticipates the future prospects.

Key words： smart safety wear； design； smart fiber

1 智能纤维在智能安全服装中的运用

当代智能纤维具备了感知、处理各种信息和状态的一体化功能，非常类似于所谓的生物工程材料，具备了诸多智能性的功能，比如自我感知、自我修复和自我诊断等。此外，将智能纤维运用到当前的纺织服装领域，可以设计出多样化功能的服装，也可以朝着产业化生产和应用的方向稳步前进。智能纤维在智能安全服装中的运用和设计，重点应该表现在以下几方面。

1.1 智能变色服装

智能变色纤维能够随着外界温度的持续变化而自动发生可逆型的颜色变化。按照这种智能变色纤维的相关理论，能够在人体特殊的穿着环境中运用此种变色纤维，使其改变相关的外界环境，更好地保障人们的安全或者满足特定需要。比如，美国著名的CYNAMDE公司，早在上世纪70年代的越战中，就为美国军队研发和制造了吸收光线后服装颜色发生变化的织物，从而满足对高性能战服的需要。此后研发出多种具有变色功能的复合纤维，在纺织服装以及服饰领域获得了普遍运用。当前，研究人员主要精力放在转变变色纤维的全部光谱上面，进一步提升其智能化程度，期待着设计和生产出更好的智能安全服装，满足更高的产业化需要。

1.2 智能温控纺织品

智能温控纺织品可对织物的温度进行智能控制，以增强织物的舒适性能。智能温控纺织品可分成保温、调温以及降温等 3 种类型。调温纺织品拥有双向的适应性，可进行温度调节，用来开发和生产消防服、滑雪服、帽子、内衣、袜子、手套、床垫、毛毯、枕头等。调温纺织品主要采用了复合纺丝涂层整理以及微胶囊纺丝，且发展程度日益成熟。

近年来，国内外调温纺织品领域的发展已经获得了显著成就。比如美国最先开始研发和制造调温纺织品，当初主要服务于登月计划，1988年美国研发和制造出了Outlast相变材料，1994年之后逐步实现了调温纺织品的商用价值，持续提升其产品性能。Polytech公司是美国著名的调温纺织品制造商，它研发制造的Ureatech“空调”织物非常先进，这种纺织品能够调温且具有聚氨酯涂层。我国较晚才开始研究调温纺织品。安伯士国际集团和河北省雄亚纺织集团共同借助“太空技术”，设计出了相变调温洛科绒线，而且还推出了国内首款具有“冬暖夏凉”性能的服装。当前，相当数量的调温纺织品业已步入了产业化阶段，然而存在着非常突出的问题，如加工难度比较大、服用性亟需提升、耐久性不好等。

1.3 智能抗菌纺织品

在抗菌处理后，纺织品能够发挥以下两种作用，首先是为使用者提供保护，其次是预防纤维受到损坏。主要采取下列方法获得抗菌纺织品：抗菌纤维被制作成不同的纺织物，或利用抗菌剂来处理相应织物。当前市场中的大部分抗菌纺织品均采用后一种方法制作而成。抗菌剂按照下列方式发挥抗菌机理：

（l）能够让细菌细胞中的不同代谢酶失去活性；

（2）细胞内中的蛋白酶能够和它发生一定的化学反应；

（3）对袍子生成过程进行遏制，将细菌DNA合成阻断；

（4）对磷酸的氧化还原体系进行加速，干扰了正常的细胞生长机制；

（5）将细胞中的能量释放机制破坏掉；

（6）阻断氨基酸转酯以及电子转移系统的生成。

智能抗菌纺织物能够发挥有选择地控制细菌的功能，不管是在剧烈的或者轻微的活动条件下，均可以使皮肤表面上的部分微生物的繁殖和生长保持正常水平，当前普遍运用在儿童布玩具、内衣、毛巾以及床单等。这种纺织品采取了下列加工方法：接枝改性法、共混纺丝法、离子交换法、复合纺丝法、后整理法以及湿纺法等。通常情况下，智能抗菌纺织品不具备优良的耐久性能，纺织物的抗菌性在洗涤后会出现下降乃至消失殆尽的情况，目前市场上的智能抗菌纺织品洗涤次数通常只有30次上下。

如某公司推出了“智能聚酞胺纤维”的新型运动内衣，穿用者在运动时，其身上的细菌无法恣意繁衍，将尼龙与智能聚酞胺纤维结合起来，增加了其洗涤次数，保证了其耐久性和安全性。如此一来，能够研发出适宜于特定的卫生医疗以及相关产业使用的纺织品。

1.4 智能电子传感类服装

智能电子传感类服装借助通讯、传感器以及电子系统的相关设备，充分开展信息交互设计。所以，智能服装设计将数字交互理念和技术当作基本元素，进一步拓展了智能服装的实际运用范畴。比如，将传感器和电子元件植入到服装面料内，这也是目前设计和实现电子智能服装的有效手段之一，主要设计了以下类型的产品：温感羽绒服、生理监控服装、LED智能感官儿童服装以及湿感羽绒服等。

2 智能安全服装的发展前景

智能纤维在智能安全服装中的运用和设计，有效地提升了智能安全服装的功能性，为满足各个消费群体和用户的个性化需求提供了更多选择，能够获得更大的市场份额。随着我国科技化程度的提高，多功能智能服装的发展前景十分广阔，特别是在不断涌现新式的极限运动项目的背景下，特定用途的安全防护服装能够最大限度地降低运动员的运动危险。随着环境条件和身体动作的持续改善，消费者对面向特定领域的智能服装越发青睐。

从服装设计的理论内来看，在设计以及研发智能服装时，不再受限于纯粹的科技面料以及相关电子元件间的简单组合运用，它充分考虑了多种智能安全因素的固有特性，充分把握使用者的穿着需求，以此为基础开展综合设计，从而更好地满足消费者日益个性化的穿着需求，这也是智能安全服装未来的发展、运用以及设计方向。

3 智能安全服装的设计理念

3.1 造型设计理念

智能安全服装要针对不同的用途，具体结构和造型的设计也应该有一定差异。比如婴幼儿穿着的尿湿感应短裤，应该借助湿度传感器中相关元件的作用，关注婴幼儿的具体体型特征以及生理需求，三角形的婴幼儿短裤是更好的选择，确保上紧下松，上边不会紧勒其皮肤，下边不会出现下搭。运用到短裤裆部的面料也不一样，设计为双层活动的结构，确保长时间活动过程中婴幼儿裆部的安全性以及舒适性。

3.2 功能设计理念

对比智能安全服装以及传统服装的设计后，注意到前者可以充分地满足蔽体遮寒的要求，而良好的功能性以及安全性是智能安全服装的主要目标。

3.3 安全监测理念

充分考虑服装穿着的功能和需要，借助相应的电子传感器材对材料性能进行优化，使它能够在各种场合中发挥监测功能。比如老人与儿童在日常生活中需要人们的重点照顾，因为他们的思维意识存在着差异化特点，可能会存在一定程度的安全隐患。所以，研发和制造配备了GPS（定位系统）的智能安全服装，能够及时有效地掌握老人与儿童的安全状况。

3.4 安全防护理念

在设计和研发针对儿童群体的交通安全服装时，可以在服装的后背、前胸、袋口以及侧缝等多个部位添加荧光材料和3M反光材料，在驾驶员驾车行驶的过程中，警示其注意安全驾驶，以保障广大少年儿童的安全；采取耐撞击材料（D3O），分析纤维材料的具体特点和实际性能，转换这些材料的服用性能，把它们运用到摩托车服、运动员的身体服装上，抑或是特殊场景中指定的穿着部位（肘部、膝盖以及肩部等），以规避穿用者的身体受到伤害。

4 结语

开发智能纤维以及智能纺织服装是目前国内外纺织服装领域的主要关注方向之一，也是今后不可阻挡的发展趋势。设计、研发和运用这些产品，会促进医护、军工、装饰以及休闲娱乐等方面的更好发展，也会对国计民生产生重大影响。当前我国越来越注重这方面的研究和发展，强调更好地满足人们的个性化需求，交叉融合以及运用多个学科的技术和知识，从而使智能纤维和智能安全服装形成较强的核心竞争力。

参考文献

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