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智能手環(huán)(表)有了,智能襪子還會(huì)遠(yuǎn)嗎,?對智能紡織品的大膽預(yù)測與小心求證

 星空之下523 2016-10-21


多種多樣的智能可穿戴設(shè)備

被密切關(guān)注的智能紡織品

“智能紡織品”最近被紡織產(chǎn)業(yè)和媒體多次提及,。據(jù)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(yè)的總值到2020年將達(dá)47億美元,。鑒于智能紡織品行業(yè)2014年的總值不到10億美元,其預(yù)期的增長將非常驚人——累積年增長率為30%,。

麻省理工學(xué)院校長拉斐爾·賴夫(Rafael Reif)博士提到一個(gè)新成立的由多所大學(xué),、企業(yè)以及個(gè)人資助支持的非營利性組織——美國先進(jìn)功能織物聯(lián)盟(AFFOA),。他分享了麻省理工學(xué)院教授、AFFOA領(lǐng)導(dǎo)人和首席執(zhí)行官約埃爾·芬克(Yoel Fink)的一個(gè)預(yù)測:先進(jìn)功能織物未來的潛力可能會(huì)遵循“摩爾定律”,,我們可稱之為AFFOA定律,,即纖維中的器件數(shù)量每12個(gè)月就會(huì)增加一倍,這將創(chuàng)造一個(gè)前所未有的領(lǐng)域,。它不僅僅是幾個(gè)產(chǎn)品,,而是一個(gè)全新的行業(yè)。

智能紡織品領(lǐng)域正在不斷發(fā)展,,也還沒有明確的定義,,現(xiàn)在對它的未來發(fā)展提出準(zhǔn)確預(yù)測還為時(shí)過早。目前,,智能紡織品正處于投資者熱切關(guān)注的階段,,政府也同樣極為重視,并給AFFOA投入巨資,,其首要目標(biāo)是徹底改變美國的紡織制造業(yè),。


什么是智能紡織品

智能紡織品指的是那些非傳統(tǒng)型的、具有交互功能的,、能提供新的或非商品應(yīng)用功能的紡織品,。它的定義非常寬泛,涵蓋各種具有不同附加值的紡織品,?;ù罅繒r(shí)間為其設(shè)計(jì)一個(gè)準(zhǔn)確的定義并沒有多大意義。由于智能紡織品才剛剛興起,,未來將會(huì)有很多相關(guān)領(lǐng)域參與進(jìn)來,,形成一個(gè)“大”智能紡織領(lǐng)域。

想用一個(gè)普遍被業(yè)界接受的定義來恰當(dāng)?shù)貫橹悄芗徔椘窔w類也是一個(gè)很大的挑戰(zhàn),,因?yàn)樵陂_發(fā)新型先進(jìn)紡織品中涉及到從纖維材料到時(shí)尚產(chǎn)品的整個(gè)供應(yīng)鏈,。總的說來,,智能紡織品是下一代先進(jìn)紡織產(chǎn)品,,其應(yīng)用市場正在被打開,或者從某種意義上來說,,其巨大潛力正逐漸被開發(fā)出來,。

智能紡織品具有的功能性包括可感知、可變形或自我保護(hù)的能力等,。智能紡織品種類繁多,,幾乎可以包括所有可提高功能以及擴(kuò)展應(yīng)用的紡織品。現(xiàn)階段的主要任務(wù)是讓人們對智能紡織品有初步地理解和認(rèn)識;下一階段的任務(wù)則集中在產(chǎn)品性能和應(yīng)用程序的開發(fā),、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系的建立以及解決市場營銷和貿(mào)易活動(dòng)的開展問題,。


智能紡織品的“智能”何在

對于具有先進(jìn)功能的非傳統(tǒng)智能紡織品,其關(guān)注重點(diǎn)并不是原材料或者制造工藝,,而是其應(yīng)該具備的特性,,如對刺激的響應(yīng),對信息的反饋,,以及之前的其他產(chǎn)品無法實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用,。如配置了電子傳感器、可用于監(jiān)測人體生命體征的手腕帶和背心,,可以監(jiān)控和調(diào)整動(dòng)態(tài)壓力水平的織物產(chǎn)品,,以及可以測量環(huán)境溫度并提供舒適溫度的服裝。

我們可以用一些其他方式來區(qū)分傳統(tǒng)紡織品與智能紡織品,。以納米纖維為例,,除了纖維直徑在納米級,它還具有很多其他的優(yōu)點(diǎn),,如質(zhì)量超輕且具有很大的比表面積,,這一特性在過濾領(lǐng)域中非常有價(jià)值。不過根據(jù)之前的描述可以看出,,它不具有應(yīng)激反應(yīng)性,,所以它并不屬于智能紡織品。但是,,當(dāng)納米織物中含有金屬氧化物并被功能化后,它就具備分解有毒化合物的功能,,成為自清潔型過濾材料,。從這種可以自我解毒的納米過濾材料可以看出傳統(tǒng)紡織品與智能紡織品的區(qū)別。

 

聚乙烯醇(PVA)與纖維(直徑250納米)復(fù)合超薄涂層被金屬氧化物功能化后可制造成智能自清潔過濾器



什么是合格的智能紡織品

現(xiàn)在行業(yè)面臨的重要任務(wù)是建立規(guī)范智能紡織品質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn),,統(tǒng)一測試新增值應(yīng)用的方法,、量化指標(biāo)、評估安全要求,,以及確定在銷售和市場開發(fā)時(shí)所用的產(chǎn)品標(biāo)識,。

另外,由于智能紡織品屬于新興領(lǐng)域,,因此在國際貿(mào)易中存在的問題也需要解決,。其中,做好與世界海關(guān)組織的溝通,,使產(chǎn)品符合有關(guān)海關(guān)法規(guī)的要求就變得十分重要,。美國在智能紡織品研發(fā)領(lǐng)域處于國際領(lǐng)先地位,將成為出口市場的重要成員,因此海關(guān)問題的解決非常重要,。為此,,行業(yè)協(xié)會(huì)如國際工業(yè)紡織品協(xié)會(huì)(IFAI)、美國國家紡織委員會(huì)(NCTO)和無紡布工業(yè)協(xié)會(huì)(INDA)應(yīng)共同協(xié)作,,在該領(lǐng)域達(dá)成共識并促進(jìn)貿(mào)易,。

美國和其他發(fā)達(dá)國家經(jīng)濟(jì)體,如歐盟成員國,,由于產(chǎn)品質(zhì)量好在開發(fā)和出口紡織品方面具有優(yōu)勢,。一些專業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu),如瑞士國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)、美國測試與材料協(xié)會(huì)(ASTM),、美國紡織化學(xué)家及染色家協(xié)會(huì)(AATCC),、紙漿與造紙工業(yè)技術(shù)協(xié)會(huì)(TAPPI)已經(jīng)制定了大量關(guān)于紡織品、紙漿和造紙的標(biāo)準(zhǔn),。對于無紡布,,美國無紡布工業(yè)協(xié)會(huì)和總部位于比利時(shí)的歐洲無紡布協(xié)會(huì)(EDANA)也已經(jīng)制定了非織造產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)。智能紡織品也同樣需要進(jìn)行這樣的工作,。

由于智能紡織品通常是由一個(gè)或者多個(gè)非紡織品部件,,如電子原件、有機(jī)和無機(jī)產(chǎn)品,、仿生材料等組成的多材料復(fù)合產(chǎn)品,。這一特點(diǎn)在制定智能紡織品的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)方面非常有用。例如,,具有醫(yī)療和運(yùn)動(dòng)監(jiān)測功能的可穿戴紡織品應(yīng)該需要一個(gè)面向終端應(yīng)用的量化標(biāo)準(zhǔn),,如檢測身體的生命體征。

產(chǎn)品在機(jī)械作用和綜合應(yīng)力下的耐久性很重要,,但是以現(xiàn)有的耐洗滌標(biāo)準(zhǔn)來測試智能紡織品的機(jī)械耐久性明顯不夠合理,,因?yàn)樗鼈兌喟娮咏M件。該行業(yè)必須要找到一個(gè)創(chuàng)新性的方法來制定新的標(biāo)準(zhǔn),。在可穿戴電子紡織品方面,,首先需要制定出用于測試新應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn),現(xiàn)有條件下可以利用監(jiān)測血壓,、心率或其他重要指標(biāo)的傳感器,。現(xiàn)有的耐洗性和機(jī)械強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)可以用來測試紡織品本身,并且作為質(zhì)量信息的一個(gè)補(bǔ)充,。

在這一領(lǐng)域的國際貿(mào)易機(jī)構(gòu),,如IFAI可以和專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)如ASTM、AATCC共同協(xié)作來開展智能紡織品特定應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化工作,。AATCC最近創(chuàng)建了一個(gè)可穿戴電子技術(shù)委員會(huì),,用以調(diào)查電子紡織品的標(biāo)準(zhǔn)化需求,。

當(dāng)多種組成的智能紡織品用于人體時(shí),其安全性還未能引起廣泛關(guān)注,。對于有芯片和電子電路的可穿戴電子紡織品,,必須要考慮到它的安全問題。另一方面,,還需要考慮到產(chǎn)品的可持續(xù)性,。智能紡織部門需要在這個(gè)問題上積極主動(dòng),努力使這些新材料和最終產(chǎn)品具有環(huán)境和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展性,。這意味著安全標(biāo)準(zhǔn)和可持續(xù)性問題均需要得到解決,。


智能紡織品的未來

智能紡織品領(lǐng)域是真正意義上的多學(xué)科跨界領(lǐng)域,需要智能紡織品相關(guān)研究機(jī)構(gòu)盡可能多地與非傳統(tǒng)紡織學(xué)校如材料科學(xué)類高校合作,,使紡織品智能化得到進(jìn)一步延伸,。將來,智能紡織品領(lǐng)域的發(fā)展,、市場的拓展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大,,還需要加強(qiáng)所有利益相關(guān)者,包括有關(guān)政府部門,、產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界等的參與,,共同推動(dòng)智能紡織品領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。

原文作者瑟哈德里·拉姆庫瑪兒(Seshadri Ramkumar)博士,,德克薩斯理工大學(xué)無紡布和先進(jìn)材料實(shí)驗(yàn)室教授,。

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