概述世界智能纖維的發(fā)展起源與部分公司的開發(fā)實例.doc

概述世界智能纖維的發(fā)展起源與部分公司的開發(fā)實例 【作者：趙春?！?一、前言 智能纖維是集感知、驅(qū)動和信息處理于一體，類似生物材料，具備自感知、自適應(yīng)、自診斷、自修復(fù)等智能性功能的纖維。智能紡織品是指對環(huán)境有感知和反應(yīng)功能的紡織品。智能纖維及其紡織品不僅具有對外界刺激(如機械、光、熱、化學(xué)、應(yīng)力、電磁等)感知和反應(yīng)的能力，還具有適應(yīng)外界環(huán)境的能力。特別是紡織科技的進步將很快地使我們的衣物除了用來穿著以外，還具有各種不同的功能。它可以使我們更具活力，或是保護我們不受細(xì)菌的疾病的侵?jǐn)_。雖然在這個星球上仍有成千上萬的人因為貧窮而光著腳，但是紡織工業(yè)每年都將數(shù)百萬美元用于研制開發(fā)更舒適、更美觀以及更健康的織物。目前，每年都有2000多種新的織物被研究出來，而且很快地被用于制作服裝。日本是各種新型紡織面料最大的生產(chǎn)國，也是新型織物開發(fā)研究的領(lǐng)頭羊，它擁有世界上5-8個左右最重要的新型材料研發(fā)實驗室。其次是美國和瑞士，阿根廷雖然沒有雄厚的經(jīng)濟實力，但是在新織物的研究中也有一席之地。特別是智能面料(Smart textiles and interactive fabrics)品種國外行業(yè)人認(rèn)為它將會陪伴我們終身，現(xiàn)有產(chǎn)品及即將開發(fā)的新品不僅能夠使面料自我“打理”，同時還能“照料”著裝者。而智能面料是一種新型面料，新科技的應(yīng)用賦予了面料新的功能。新產(chǎn)品的問世及不斷開發(fā)使智能服裝有可能伴隨穿著者從孩提時代一直到暮年。其實，智能面料能夠開發(fā)出很多種類的服裝，從防護衣到娛樂外套(entertainment jackets)，一整套智能面料產(chǎn)品都已經(jīng)問世了。如防護衣可以用來防止新生兒死于嬰兒瘁死綜合癥；熒光服可以保證在校兒童安全；通訊及娛樂外套可以用于工作及休閑；監(jiān)護襯衫可以監(jiān)控重要身體數(shù)據(jù)，如心臟、肺、皮膚及體溫，并利用這些數(shù)據(jù)來發(fā)現(xiàn)早期的心臟及循環(huán)系統(tǒng)疾病。因此，智能面料服裝已經(jīng)與人們的生活息息相關(guān)了。 二、智能纖維材料的發(fā)展歷史 早在20世紀(jì)50年代，Hirshbery發(fā)現(xiàn)了螺吡喃類化合物的變色現(xiàn)象，并將這種現(xiàn)象稱為PotoChromism（光致變色）。智能變色纖維是變色材料研究領(lǐng)域里一個小的分支，它最早應(yīng)用于1970年的越南戰(zhàn)爭戰(zhàn)場上，美國的CYANAMIDE為滿足美軍對作戰(zhàn)服的要求而開發(fā)了一種可以吸收光線后改變顏色的織物。此后各種變色復(fù)合纖維，如繡花絲絨、針織紗、機織紗等，廣泛應(yīng)用于運動鞋、皮革、毛衣等，受到人們的廣泛喜愛?！爸悄懿牧稀边@個概念最早是由美國弗吉尼亞大學(xué)Craig Rogers博士最早提出來的。1989年日本人高木俊宜將信息科學(xué)融合于材料的物性和功能，也提出了智能材料(Intelligent materials)概念。爾后美國的RENewnham教授提出了靈巧(smart)材料。近幾年智能纖維及其紡織品越來越多的受到各國研究者的重視，國內(nèi)外許多機構(gòu)開始致力于智能紡織品的開發(fā)研究，所開發(fā)的產(chǎn)品向多功能化、產(chǎn)業(yè)化的方向發(fā)展。智能紡織品的開發(fā)在我國還是一個嶄新的課題，它的發(fā)展必將對我國紡織行業(yè)產(chǎn)生巨大的影響。同時，紡織工業(yè)的革命可以追溯到1890年，正是在那一年，人們開始提出衣物與健康有密切的聯(lián)系這一觀點。在那以前，已經(jīng)有許多人成為了時尚的犧牲品：1803年，穿用薄洋紗制成的裙子成為當(dāng)時婦女的時尚，但是有許多婦女因穿著這種保暖性極差的服裝而感染上肺結(jié)核。數(shù)千名婦女因肺結(jié)核而死亡，當(dāng)時的人們因此將肺結(jié)核稱為“薄洋紗熱”。這樣為了時尚而喪命的故事當(dāng)然已經(jīng)成為了過去，如今世界正向著更實用更健康的方向發(fā)展。在這個新的世紀(jì)里，占主導(dǎo)地位的觀念是關(guān)注我們的健康和我們的地球。在紡織工業(yè)中，這種理念與科技的進步結(jié)合在一起，給我們帶來了各種新型的織物。 三、國內(nèi)外智能纖維材料與下游生產(chǎn)廠家開發(fā)實例 智能纖維材料是指能夠感知周圍環(huán)境變化或受到刺激后能反映出某種變化的纖維。智能纖維之所以具有這種功能主要是這種纖維含有傳感、執(zhí)行和處理器的功能，具有傳感、執(zhí)行、調(diào)控、識別、變化、適應(yīng)能力。據(jù)有關(guān)資料介紹，目前智能纖維材料品種有：光纖傳感器、形狀記憶纖維、變色纖維、調(diào)溫纖維、智能抗菌纖維等。 1. 江蘇吳江市方圓化纖有限公司開發(fā)的智能纖維 江蘇吳江市方圓化纖有限公司成功開發(fā)出PTT智能形狀記憶特性纖維，并且投入試生產(chǎn)階段，成為國內(nèi)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的PTT形狀記憶特性纖維生產(chǎn)企業(yè)，產(chǎn)品商品名Fineyarn，性能達(dá)到國際領(lǐng)先水平。形狀記憶纖維則是指纖維一次成型時，能記憶外界賦予的初始形狀和特性，定型后的纖維可以任意地發(fā)生形變，并在較低的溫度下將此形變固定下來(二次成形)或者是在外力的強迫下將此變形固定下來。但當(dāng)已經(jīng)變形的纖維在遇到特定的外部刺激時，形狀記憶纖維可回復(fù)至原始形狀，也就是說最終的產(chǎn)品具有對纖維最初形狀記憶的特性，使用該種形狀記憶纖維制得的織物被稱為形狀記憶織物。方圓化纖總經(jīng)理告訴記者，PTT形狀記憶特性纖維適于制作休閑夾克、休閑套裝、女裝套裙，男女襯衫、夏季外衣，外套、休閑服飾及各類童裝等，還可用于內(nèi)衣、外衣、運動服、襪子、鞋用紡織品、婦女衛(wèi)生用品、床上用品，病員服、醫(yī)護服飾、手術(shù)衣、手術(shù)用布、繃帶、醫(yī)院窗簾，旅游業(yè)床上用品、裝飾布、食品餐飲業(yè)工作服等。 2. 意大利一家紡織品公司開發(fā)出智能化襯衣 意大利一家紡織品公司開發(fā)的智能化襯衣，該公司是利用形狀記憶鈦鎳合金纖維與合成纖維錦綸交織的方法。其織物紗線的設(shè)計比例為：五根錦綸絲配一根形狀記憶鈦鎳合金絲。當(dāng)你所處的周圍環(huán)境溫度升高時，這種智能襯衣的袖子會自動卷起。而且這種襯衣還不怕起皺，即使揉成亂糟糟的一團，用電吹風(fēng)一吹，馬上就能復(fù)原，甚至于人的體溫也可以自動將其“熨平”。 3. TAMSA集團公司開發(fā)出智能變色服飾 TAMSA集團正在銷售新開發(fā)的變色服飾，TAMSA集團為確保變色服飾成功并快速登陸中國，以連鎖經(jīng)營的模式向中國投資創(chuàng)業(yè)者隆重推出TAMSA變色服飾加盟連鎖，設(shè)立四個不同投資等級七種選擇,并由公司總部統(tǒng)一指導(dǎo)、統(tǒng)一品牌、和店面形象，統(tǒng)一商標(biāo)、統(tǒng)一VI設(shè)計，統(tǒng)一超 低價一站式供貨。不管投資者選擇何種投資級別，TAMSA集團總部均肩負(fù)讓投資者迅速創(chuàng)業(yè)致富的使命，同時為各小級別的加盟商提供全面升級指導(dǎo)服務(wù)。 4.日本Kanebo公司開發(fā)出智能光敏變色織物 日本Kanebo公司將吸收350 nm-400 nm波長紫外線后由無色變?yōu)闇\藍(lán)色或深藍(lán)色的螺吡喃類光敏物質(zhì)包敷在微膠囊中，用于印花工藝制成光敏變色織物。微膠囊化可以提高光敏劑的抗氧化能力，從而延長使用壽命。采用這種技術(shù)生產(chǎn)的光敏變色T恤衫早就于198 9年首次供應(yīng)市場了，而近年來，國內(nèi)也有類似的產(chǎn)品銷售。 5.日本松井色素化學(xué)工業(yè)公司開發(fā)出智能光敏纖維 所謂光敏纖維，就是在光的作用下，某些性能如顏色、力學(xué)等發(fā)生可逆變化的纖維。在光敏纖維中，研究的熱點是光致變色纖維。它是通過在纖維中引入光致變色體而制得。對于有機化合物而言，光致變色往往與分子結(jié)構(gòu)的變化聯(lián)系在一起。目前，光致變色纖維的研究已在日本等發(fā)達(dá)國家取得較大進展，如松井色素化學(xué)工業(yè)公司制成的光致變色纖維，在無陽光的條件下不變色，在陽光或照射下顯深綠色。 6.日本旭化成公司開發(fā)出智能感溫變色纖維 日本旭化成公司saran纖維就是以鮮艷的色彩為特長的原絲，在saran纖維里，加入了一種特殊的感溫微型膠囊,使纖維一加溫就變成透明的，成為感溫變色纖維SaranArt TC。在此情況下感溫纖維會變，用吹風(fēng)機加溫，用冰水冷卻后對體溫和呼吸等的溫度起反應(yīng)即便是從室內(nèi)到戶外時的溫差也不退色，保持鮮艷色彩保持防水性和不易燃的特性象涂層過的絲一樣不會脆化。 感溫變色的溫度如下： 20度型 16度-20度之間變色 25度型 22度-31度之間變色 另外，也可根據(jù)要求在045度之間進行設(shè)定。 7. 美國科學(xué)家開發(fā)智能變色纖維軍服 美國科學(xué)家正在研制一種可如變色龍一樣快速改變顏色的衣服，穿衣者只要啟動控制器，就能讓這種衣服的顏色變得和周邊環(huán)境一樣。美國康涅狄格大學(xué)助理教授弗雷格?佐青發(fā)明了能因應(yīng)電場變化而改變顏色的電致變色聚合纖維。這種纖維之所以能變色，是因為其化學(xué)鍵的電子能從一系列隱形波長吸收光線。電壓變化后，電子的能量水平就被改變，吸收不同波長的光線，從而改變物料的顏色。到目前為止，佐青已能把纖維的顏色，由橙轉(zhuǎn)藍(lán)或由紅變藍(lán)。他下一步是要創(chuàng)造能由紅色及綠轉(zhuǎn)白的纖維。佐青希望，最終能把不同顏色的纖維，編織成十字型衣料，透過金屬線連接電池后，每個十字點都能變成一個像素即組成屏幕圖象的小光點。以這種纖維制成的衣服，穿著者就能根據(jù)自己的心情，透過啟動一個微型控制器，調(diào)整服裝的顏色?；蛘?，穿著者可以將微型控制器連接攝影機，像素即能展示穿著者四周景物的顏色，讓衣服的顏色和四周景物“合而為一”。其它研究這個領(lǐng)域的科學(xué)家，研發(fā)一種電致變色聚合物膜，以改變表面的顏色。這種膜能因應(yīng)耀眼的光，能自動令窗格變暗，或用來在包裝、個人訊息或賀卡上展示廣告。 8.瑞士Schoeller公司開發(fā)出智能調(diào)溫面料 新型可調(diào)溫面料讓冬暖夏涼的衣服成為可能。變化無常的天氣常常令我們在選擇出門的衣服時大傷腦筋。該穿短袖還是夾克?穿這件衣服晚上會不會冷?就沒有能隨溫度變化而改變保溫能力的衣服嗎?針對這一問題，瑞士Schoeller公司最近推出了一種可彈性調(diào)整溫度的智能面料cchange。Schoeller公司的研究人員從冷杉球果的調(diào)溫方法中獲得了開發(fā)。c_ change面科的靈感。冷杉球果是植物應(yīng)對自然界溫度、天氣變化的高手 每當(dāng)氣溫下降或潮濕時，冷杉球果便會關(guān)閉鱗片，保持溫度和干燥；一旦天氣回暖、濕度下降，鱗片就會再度打開，接受陽光并排出濕氣。Schocller面料采用了與這一原理類似的薄膜技術(shù)，可根據(jù)周邊的情況自動做出相應(yīng)的調(diào)整，使衣服始終保持最合適的溫度和濕度。 9.雪蓮與恒天合作研發(fā)出新型智能調(diào)溫纖維產(chǎn)品 繼北京雪蓮羊絨股份有限公司與山西恒天新纖維科技開發(fā)有限公司合作研制出可發(fā)射負(fù)離子功能的智能調(diào)溫型牛奶蛋白復(fù)合纖維后，近日，其研制的智能調(diào)溫型牛奶蛋白纖維的性能技術(shù)又有了重大突破。據(jù)悉，新研制的智能調(diào)溫型牛奶蛋白復(fù)合纖維產(chǎn)品可以與高級羊毛、駝絨混紡，制作出具有明顯舒適性智能調(diào)溫特征的高級面料。據(jù)了解，這種新產(chǎn)品的最大特點是：相變焓高達(dá)22J/g以上，且耐壓、耐高溫性能優(yōu)良。即使產(chǎn)品經(jīng)高溫染色和汽蒸、高壓定型整理和皂洗工藝后，其相變焓仍達(dá)20J/g以上。其次，這種纖維是含有天然牛奶蛋白的營養(yǎng)材料，親膚性極好，為下游客戶研制和開發(fā)高檔新型功能性面料創(chuàng)造了充分條件。據(jù)測試，用這種纖維以40%的比例與羊毛、駝絨、棉等纖維混紡，其最終得到的面料調(diào)溫功能（相變焓指標(biāo)）比用純的美國outlastPCM調(diào)溫腈綸纖維、粘膠纖維制造的產(chǎn)品還要高，且手感要遠(yuǎn)優(yōu)于outlastPCM腈綸或粘膠纖維產(chǎn)品。據(jù)雪蓮公司苗曉光總工程師介紹，智能調(diào)溫纖維的兩大重要指標(biāo)是纖維的相變焓大小，和纖維的耐壓、耐高溫汽蒸性能。纖維相變焓大小決定了纖維的調(diào)溫范圍和調(diào)溫舒適度程度；耐壓和耐高溫汽蒸性能則決定了其在對纖維由纖維加工成面料和產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，起調(diào)溫功能的相變焓損失程度，以及人體在穿著、洗滌過程中造成的調(diào)溫功能的損失程度。目前，一些市場上售出的號稱具有調(diào)溫功能的服裝，由于采用的是相變焓較低（7J/g以下）且耐汽蒸和耐高壓性能一般的纖維，從纖維到成品經(jīng)過較長工藝路線，最終纖維的相變焓損失較大，導(dǎo)致產(chǎn)品僅有微弱的調(diào)溫功能，有的經(jīng)過后整理工藝后，幾乎完全喪失了調(diào)溫功能，所以這種產(chǎn)品很難提供出產(chǎn)品調(diào)溫性能的測試報告。而雪蓮公司新開發(fā)的高相變焓穩(wěn)定性極佳的智能調(diào)溫型牛奶蛋白復(fù)合纖維解決了這一問題。新產(chǎn)品的上市，為高檔面料的開發(fā)創(chuàng)造了一個新的市場空間。 四、結(jié)束語 雖然智