美国产业用纺织品研讨会探索高科技智能新体验

刚刚在美国落幕的3场产业用功能性纺织品前瞻技术讨论会，主题分别为“智能型电子纺织品市场展望”、“产业用纺织品技术拓展升级”、“先进材料与纳米技术”。产业用纺织品正在朝着高科技功能性及可持续性方向发展，会议请来专业人士对功能性纺织品的最新技术及课题进行诠释，例如将纺织品与微电子相结合，将生命体征监测技术与T恤相融合，实现心电图检测仪的植入，给用户提供检测和反馈，这是医疗与健身领域生命体监测的一项重要成果；在减轻患者手术中或手术后凝血危险的压力袜子上面装有可以调整电池供电的手持设备，患者可以自行对袜子进行调控；将培育出的碳纳米管“森林”用管轴碾成纳米管网，然后在其表面喷涂粉末，这些纳米管网随即旋转加捻成纱，再与棉或毛纱混织，形成导电性能优异的超导纺织品。本报特将其中受关注程度最高的专家理论与实践成果展现给读者。

电子智能纺织品连接虚拟与现实

□ 美国弗吉尼亚理工大学纺织实验室主任汤姆

最近对我较为深刻的影响是，将电子智能纺织品作为销售服务的一种手段，而不是仅把其看作一个产品。就像过去的手机公司，他们所赚取的利润并不主要来自于手机本身，他们用低于手机成本的价格来销售手机，然后通过提供充电服务来获取利润。

如今最令人感到兴奋的是纺织品能够具备感知外界环境的变化或刺激并作出反应的能力，特别是传感器和计算设备整合成的纺织品可用于制造智能服装，以及家庭和办公家具的外罩，它们能够感知我们的存在，监视我们的健康，了解我们每一个人的需求和动态。

同一时间执行多个应用程序

电子智能纺织品在美国市场需求潜力不容小视。过去由于投入太大，几乎所有的可穿戴式电脑都没有融入服装、硬壳背包或皮带式应用设备。然而，随着电子智能纺织品的出现，我们可以让穿戴式智能设备融入到服饰中，例如美国麻省理工学院的科学家正在尝试把电话和电脑等电子装置嵌入服装。

市场需要一种可以在同一时间执行多个应用程序的电子智能纺织品，而不是那些只有单一用途、实用性能有限的纺织品。就像早期的手机时代，19世纪80年代的手机体积庞大且功能单一，但今天的手机是时尚和多种功能相结合的。

朝着这个愿景，我们正在致力于开发硬件和软件技术，让一种纺织品可以同时拥有多个应用程序，并且可以加入新的应用程序，且无须重新设计就可以轻松地进行修改。此外，我们也正在设计开发电子智能纺织品的模拟环境。不久的将来，电子智能纺织品在体育、家庭健康监测、应激反应和个人防护装备等领域有可能会出现强劲增长。

电子智能纺织品在这些应用领域可以给用户提供检测和反馈，如英国一家公司开发出了一种能持续监测穿着者心电图和心率的智能T恤。该产品是将纺织品与微电子相结合，将生命体征监测技术与T恤相融合，实现心电图检测仪的植入。与T恤相连的是一件轻巧的带有SD储存卡的测量元件，可方便地握于手中或置于T恤的口袋中。实时数据存储在SD卡中，然后通过蓝牙发送给笔记本电脑。这种移动设置使用便利，无须与固定的心电图测试仪相连，避免了繁多的连接线，可跟随穿着者灵活移动，监测能力提升，是医疗与健身领域生命体监测的一项重要成果。由于好处明显，大多数人还是愿意承担其中的较高成本的。

作为销售服务的一种手段

其实电子智能纺织品也有类似的机会。例如，去年在丹麦召开的“未来纺织专家峰会”上，与会者最感兴趣的是一件T恤衫，这种T恤可以改变显示模式。其实这个例子仅仅是一个概念，因为这种产品需要的纱线技术还尚未开发出来。但如果它是可用的，那么一家服装公司除了销售衬衫，还可以销售新设计的衬衫显示模式，而不再是仅一次性出售衬衫而获得利润。这样的商业模式也提高了可持续发展，因为客户可以通过简单地购买新的设计模式来更新自己的衣橱。

科学家今后将研制的数字服饰是：柔软的屏幕就像丝绸一般爽滑和亮丽，小巧的按键类似扣子一样精致，还有设计成装饰品的光电池，被淡化成一只口袋或者一片缀饰。数字服饰的目标是“增强现实”，即加强现实世界与虚拟世界的结合，它就像是给现实世界的正常景象加上了一个菜单，人们通过这个菜单，无论何时何地都可以自由沟通信息。

细胞增大剂织物配合军需与民用

□ 美国先进技术纺织品有限公司总裁大卫

公司正在专注于医疗领域的开发，我们开发了一种为糖尿病患者设计的压缩袜子，这款袜子可以减轻患者在手术中或手术后凝血的危险。该产品同样也是使用了有细胞增大剂材料的纺织品，不仅如此，我们还将传感器融入到了纺织品中。

我们公司开始主要是从事军用纺织品的，但如今已经深深感受到多元化发展的必要性，因为军用纺织品这一市场已经开始逐渐萎缩。公司现在对民用方面有了很大的兴趣。这就好比是一家流行的内衣公司，现在不完全只做内衣，他们还会为服装制造商开发新款皮带。技术的发展来来回回，这将加强现有的平台或创建新的品牌。无论是医疗、工业或军事，各个领域的解决方案其实是可以互通的。

通过拉伸变粗提高防爆性能

公司开发了一种使用细胞增大剂材料的纺织品，这种织物包裹着弹性体，在压力之下，它是可以动起来的，并以一定的方式创建出一个负的泊松比（泊松比是材料横向应变与纵向应变比值的绝对值，也叫横向变形系数，它是反映材料横向变形的弹性常数）。

我们可以控制这款织物每米动的次数以及角度，因此可以操纵它的运动。当你拉长它时，将得到较小或较薄的材料（正泊松比）。但在爆炸中，它是会变“胖”的，因为它的规模在扩大，这就是一个负的泊松比。其规模扩大后，依然能够缓解能量，且不会失去完整性。

使用了细胞增大剂的纺织品可以用来制造防爆材料，可抵抗多重炸弹冲击波，其伸展时会变厚。这与我们的日常经验相反，例如一条普通的跳绳拉长时会变细。但如果将它和一条更硬的绳缠在一起，然后一起拉伸，后者将会变紧，而跳绳则会裹住它。这样，这对绳子就会变粗。大多数防爆材料无法抵挡爆炸冲击波的能量，然而这种材料却能变厚，以抵抗冲击波，然后又回到原来的状态。

传感器融入带来更多压缩空间

目前公司正在专注于医疗领域的开发，我们开发了一种为糖尿病患者设计的压缩袜子，这款袜子可以减轻患者在手术中或手术后凝血的危险。这款产品同样也是使用了有细胞增大剂材料的纺织品，不仅如此，我们还将传感器融入到了纺织品中。

压缩袜通常穿脱比较困难。这款袜子则不会发生这一问题，其在脚的不同部分提供适当的、可变的压缩，压缩袜包括胫骨、小腿肚、足背、趾部、踵部和足底部分，其特征在于所述部分分别可经受适当的压缩，胫骨、小腿肚、足背和足底部分以高弹性纱线作为弹性线、以单层覆盖有基于聚氨酯的长纤维或长纤维共聚物纤维的纱芯作为内线编织而成。袜子上还有可以调整电池供电的手持设备，患者能自行对袜子进行调控。公司对袜子还进行了一些调控，让其底部和部分顶部能够产生更多的压缩空间。我们希望在年底可以交付原型，并直接进入测试。大约明年这个时候，产品就会在市场上出现。

不同领域之间是紧密相连的，一个领域的新产品肯定会对其他领域产生影响。前阵子，美国中央研究中心希望我们公司对头盔、手套和靴子进行改善。在民用方面，头盔主要是为了运动者而设计，但是头盔也可以为军队设计，这也就意味着，若是我们成功改善了橄榄球头盔，也可以直接送到军队去。

碳纳米管材料直接用于非织造布

□ 美国北卡罗莱纳州立大学菲利普博士

德克萨斯大学纳米技术中心教授先培育出一片碳纳米管“森林”，用管轴将其碾成一个50纳米厚的纳米管网，然后在其表面喷涂粉末。纳米管网的空隙困住了粉末，使其无法自由行动。这些纳米管网随即旋转加捻成纱，再与棉或毛纱混织，形成导电性能优异的超导纺织品。

由于纳米纤维具有惊人的潜在应用，致使碳纳米管的研究最近受到了大量关注。通过对碳纳米管的研究，科学家们看到了其惊人的刚度、强度、导热性、电气性和高比表面积。虽然碳纳米管这种材料还未在纺织行业制造出有深远影响的产品，但是现在有了新的变化，因为有了新的方法生产高纵横比的碳纳米管，并有望将它直接用于非织造布。

湿法非织造布法生产“巴基纸”

碳纳米管是一种具有特殊结构的一维量子材料。碳纳米管主要由呈六边形排列��碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。

使用碳纳米管可制造复合材料，可通过取向碳纳米管薄膜的层层固态组装制备高强度、高导电及可折叠的碳纳米管膜。此制备过程工艺简单，只需将碳纳米管薄膜从阵列中连续拉出，后经缠绕而成。在碳纳米管薄膜缠绕的过程中，通过喷雾法引入聚合物，得到高碳纳米管含量的聚合物复合材料。该复合材料呈现出比碳纤维复合材料更优异的力学性能和导电性能。其可在国防、航空航天、空气和水过滤等领域使用。

此外，使用碳纳米管为原材料生产纺织品是一个可行方法，可使用一种常见的工艺，生产方法类似于生产湿法非织造布。首先将碳纳米管材料分散在适当的溶剂中，然后用机械搅拌。接着对溶液进行过滤，最后产生的织物通常被称为“巴基纸”。这种生产方法主要有两个缺点：一个是短碳纳米管在溶剂中未必能够得到充分的分散。二是开发过程中，溶剂干燥管之间的毛细管力易对碳纳米管材料产生影响。但现在这两个问题已有解决方案。

导电性可与金属半导体相媲美

碳纳米管拥有非常优秀的导电性能。通过控制碳纳米管的尺寸与结构，可使得它们的导电性能与金属或半导体相媲美。科学家们如今正在尝试使用碳纳米管制造智能纺织品。

斯坦福大学的研究小组人员将碳纳米管制成“墨水”。将织物浸泡于这种“墨水”中，碳纳米管附着于织物表面，交错的纤维为电流形成导电的通路，使织物呈现出良好的导电性能。即使将织物折叠、弯曲或是洗涤，碳纳米管也不会脱落。这种新型织物可以储存能量，可用作“纺织电池”，其质轻价廉，可迅速充、放电。

德克萨斯大学纳米技术中心教授解决了为纤维镀粉末这一问题。该教授先培育出一片碳纳米管“森林”，用管轴将其碾成一个50纳米厚的纳米管网，然后在其表面喷涂粉末。纳米管网的空隙困住了粉末，使其无法自由行动。这些纳米管网随即旋转加捻成纱，再与棉或毛纱混织，形成导电性能优异的超导纺织品，它不仅耐洗耐揉搓，还拥有自洁功能。