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第五届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集 2005．5 智能纺织品的设计思路 顾振亚 天津工业大学-材料科学与化学工程学院 【摘要】智能纺织品的设计是智能纺织品开发的根本，本文明确指出了智能纺织品设计的三条主 要思路：仿生设计、与高科技的融合以及开发纺织品在其它领域的应用。 【关键期】智能纺织品：开发；设计思路 1．前言 智能纺织品是以智能材料为基础的新型纺织品。近年来，随着智能材料的不断创新，智能纤维、 智能纺织品以及智能服装正以异乎寻常的速度发展为时尚产品。由于智能纺织品能感知外界环境条 件的刺激并做出响应，因此潜在的应用领域极广。在防护纺织品、医用保健纺织品、运动服等方面 己产生了巨大的影响。擅长多种产业分析，着重于成长迅速领域的专业市调公司(Business co㈣unications company，Inc．)在调查分析了智能纺织品与互动式纺织品的美国市场后，发表的 综合报告中指出“智能纺织品在美国市场达6440万美元，以平均年增长率预期为36％来计算，那 么到2009年美国市场智能纺织品将达2．993亿美元“。。”由此可见，智能纺织品具有巨大的潜力， 它将是今后十年纺织品发展的重要特征。专家认为，到2020年左右智能纺织品将成为世界纺织品市 场的主流，至蛔5时，各种我们想象到的或从未想象过的智能纺织将成为我们日常生活的一部分“1。 智能纺织品的巨大市场潜力吸引了众多的化学公司、制衣厂和电子设备制造商。国际市场上， 将有智能纺织品、用智能纺织品制成的服装和服装中含有智能纺织品的产品出现。但总体而言，目 前智能纺织品尚处于发展的初期阶段，有许多问题有待于进一步研究解决。 总之，智能纺织品的发展使传统纺织品向高科技转化成为可能，而且只有通过不同学科、不同 专业人员的合作才能实现。 2．智能纺织品的设计思路 智能纺织品的设计是智能纺织品开发的根本。一方面对早期开发的智能纺织品可以想到许多可 应用的领域，另一方面，可从应用观点出发，确定应用的基本概念，然后设计产品，这是智能纺织 品开发的重要途径，其中材料的选择、结构的设计和生产技术的确定是智能纺织品开发的关键。 2．1智能纺织品的仿生设计 自然界的生物体为了生存和发展，经过了亿万年的演变和进化，不断选择和优化，创造了一种 最优的组成和结构，从而使生物体具有特殊的功能和智能。不少科技工作者对已存在40多亿年的天 然生物材料特性及其形成过程进行研究，试图从中获得启迪以设计和制备智能材料。这种认知方法 就是通常所说的仿生“。。 人类从大自然获得灵感仿生设计已有数千年历史。专家认为自然界的生物体能用有限的原始材 料进行优化达至Ⅱ生存的目的，而人类拥有许许多多原始材料却设计较差。因此利用人工材料模拟自 然界生物体的结构和性能来设计纺织品，使纺织品获得由这些结够带来的“智能”，成为智能纺织品 设计的重要构思。从物理／工程的观点来观察了解自然现象，通过对生物体的特殊结构和组成的研究， 可启迪人们有效地设计和制各智能纺织品。如：从北极熊的耐寒得到启迪，开发了能按照人体的活 动改变隔热性的纺织品；模拟松果硬壳对湿度能做出响应的结构，开发了多孔结构的可呼吸织物； 又受白色来亨鸡羽毛的多层次结构能防寒隔热、防晒、防水和防外界侵害，又有吸湿导热功能的启 发，设计了有多种防护功能的军用防护服，使原来八层的防护服减少到三层，实现了军服的轻量化 和舒适化。根据荷叶的自洁现象开发了仿荷叶的自洁纺织品、根据树叶通过尺寸可控制的微孔进行 呼吸的原理开发有呼吸功能的纺织品等都是仿生设计的成果。由日本帝人纤维公司开发的光显色纤 6I 第五届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集 2005-5 维，则是从生息在亚马逊河流域的闪蛱蝶得到启迪的。闪蛱蝶因其外壳和基部翅瓣中特有的周期性 多层结构，使周身散发钴蓝的色彩，具有金属般的光泽。光显色纤维是多层结构的，它借助光的干 涉作用产生不同的色彩，可以是紫色、绿色和红色。光干涉色彩是纯粹的色调，有金属般的光泽和 透明性。由于