概述世界智能纖維的發展起源與部分公司的開發實例 【作者：趙春保】 一、前言 智能纖維是集感知、驅動和信息處理于一體，類似生物材料，具備自感知、自適應、自診斷、自修復等智能性功能的纖維。智能紡織品是指對環境有感知和反應功能的紡織品。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、應力、電磁等)感知和反應的能力，還具有適應外界環境的能力。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菌的疾病的侵擾。雖然在這個星球上仍有成千上萬的人因為貧窮而光著腳，但是紡織工業每年都將數百萬美元用于研制開發更舒適、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國，也是新型織物開發研究的領頭羊，它擁有世界上5-8個左右最重要的新型材料研發實驗室。其次是美國和瑞士，阿根廷雖然沒有雄厚的經濟實力，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)品種國外行業人認為它將會陪伴我們終身，現有產品及即將開發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，新科技的應用賦予了面料新的功能。新產品的問世及不斷開發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)，一整套智能面料產品都已經問世了。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；監護襯衫可以監控重要身體數據，如心臟、肺、皮膚及體溫，并利用這些數據來發現早期的心臟及循環系統疾病。因此，智能面料服裝已經與人們的生活息息相關了。 二、智能纖維材料的發展歷史 早在20世紀50年代，Hirshbery發現了螺吡喃類化合物的變色現象，并將這種現象稱為PotoChromism（光致變色）。智能變色纖維是變色材料研究領域里一個小的分支，它最早應用于1970年的越南戰爭戰場上，美國的CYANAMIDE為滿足美軍對作戰服的要求而開發了一種可以吸收光線后改變顏色的織物。此后各種變色復合纖維，如繡花絲絨、針織紗、機織紗等，廣泛應用于運動鞋、皮革、毛衣等，受到人們的廣泛喜愛。“智能材料”這個概念最早是由美國弗吉尼亞大學Craig Rogers博士最早提出來的。1989年日本人高木俊宜將信息科學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，國內外許多機構開始致力于智能紡織品的開發研究，所開發的產品向多功能化、產業化的方向發展。智能紡織品的開發在我國還是一個嶄新的課題，它的發展必將對我國紡織行業產生巨大的影響。同時，紡織工業的革命可以追溯到1890年，正是在那一年，人們開始提出衣物與健康有密切的聯系這一觀點。在那以前，已經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核。數千名婦女因肺結核而死亡，當時的人們因此將肺結核稱為“薄洋紗熱”。這樣為了時尚而喪命的故事當然已經成為了過去，如今世界正向著更實用更健康的方向發展。在這個新的世紀里，占主導地位的觀念是關注我們的健康和我們的地球。在紡織工業中，這種理念與科技的進步結合在一起，給我們帶來了各種新型的織物。 三、國內外智能纖維材料與下游生產廠家開發實例 智能纖維材料是指能夠感知周圍環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、執行和處理器的功能，具有傳感、執行、調控、識別、變化、適應能力。據有關資料介紹，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的智能纖維 江蘇吳江市方圓化纖有限公司成功開發出PTT智能形狀記憶特性纖維，并且投入試生產階段，成為國內具有自主知識產權的PTT形狀記憶特性纖維生產企業，產品商品名Fineyarn，性能達到國際領先水平。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。但當已經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至原始形狀，也就是說最終的產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，還可用于內衣、外衣、運動服、襪子、鞋用紡織品、婦女衛生用品、床上用品，病員服、醫護服飾、手術衣、手術用布、繃帶、醫院窗簾，旅游業床上用品、裝飾布、食品餐飲業工作服等。 2. 意大利一家紡織品公司開發出智能化襯衣 意大利一家紡織品公司開發的智能化襯衣，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。其織物紗線的設計比例為：五根錦綸絲配一根形狀記憶鈦鎳合金絲。當你所處的周圍環境溫度升高時，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，用電吹風一吹，馬上就能復原，甚至于人的體溫也可以自動將其“熨平”。 3. TAMSA集團公司開發出智能變色服飾 TAMSA集團正在銷售新開發的變色服飾，TAMSA集團為確保變色服飾成功并快速登陸中國，以連鎖經營的模式向中國投資創業者隆重推出TAMSA變色服飾加盟連鎖，設立四個不同投資等級七種選擇,并由公司總部統一指導、統一品牌、和店面形象，統一商標、統一VI設計，統一超 低價一站式供貨。不管投資者選擇何種投資級別，TAMSA集團總部均肩負讓投資者迅速創業致富的使命，同時為各小級別的加盟商提供全面升級指導服務。 4.日本Kanebo公司開發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為淺藍色或深藍色的螺吡喃類光敏物質包敷在微膠囊中，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。采用這種技術生產的光敏變色T恤衫早就于198 9年首次供應市場了，而近年來，國內也有類似的產品銷售。 5.日本松井色素化學工業公司開發出智能光敏纖維 所謂光敏纖維，就是在光的作用下，某些性能如顏色、力學等發生可逆變化的纖維。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構的變化聯系在一起。目前，光致變色纖維的研究已在日本等發達國家取得較大進展，如松井色素化學工業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，用吹風機加溫，用冰水冷卻后對體溫和呼吸等的溫度起反應即便是從室內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，也可根據要求在045度之間進行設定。 7. 美國科學家開發智能變色纖維軍服 美國科學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境一樣。美國康涅狄格大學助理教授弗雷格?佐青發明了能因應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，由橙轉藍或由紅變藍。他下一步是要創造能由紅色及綠轉白的纖維。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，穿著者就能根據自己的心情，透過啟動一個微型控制器，調整服裝的顏色。或者，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”。其它研究這個領域的科學家，研發一種電致變色聚合物膜，以改變表面的顏色。這種膜能因應耀眼的光，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公司開發出智能調溫面料 新型可調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整溫度的智能面料cchange。Schoeller公司的研究人員從冷杉球果的調溫方法中獲得了開發。c_ change面科的靈感。冷杉球果是植物應對自然界溫度、天氣變化的高手 每當氣溫下降或潮濕時，冷杉球果便會關閉鱗片，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，可根據周邊的情況自動做出相應的調整，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出新型智能調溫纖維產品 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有限公司合作研制出可發射負離子功能的智能調溫型牛奶蛋白復合纖維后，近日，其研制的智能調溫型牛奶蛋白纖維的性能技術又有了重大突破。據悉，新研制的智能調溫型牛奶蛋白復合纖維產品可以與高級羊毛、駝絨混紡，制作出具有明顯舒適性智能調溫特征的高級面料。據了解，這種新產品的最大特點是：相變焓高達22J/g以上，且耐壓、耐高溫性能優良。即使產品經高溫染色和汽蒸、高壓定型整理和皂洗工藝后，其相變焓仍達20J/g以上。其次，這種纖維是含有天然牛奶蛋白的營養材料，親膚性極好，為下游客戶研制和開發高檔新型功能性面料創造了充分條件。據測試，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溫功能（相變焓指標）比用純的美國outlastPCM調溫腈綸纖維、粘膠纖維制造的產品還要高，且手感要遠優于outlastPCM腈綸或粘膠纖維產品。據雪蓮公司苗曉光總工程師介紹，智能調溫纖維的兩大重要指標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溫范圍和調溫舒適度程度；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品生產過程中，起調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溫功能的損失程度。目前，一些市場上售出的號稱具有調溫功能的服裝，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，從纖維到成品經過較長工藝路線，最終纖維的相變焓損失較大，導致產品僅有微弱的調溫功能，有的經過后整理工藝后，幾乎完全喪失了調溫功能，所以這種產品很難提供出產品調溫性能的測試報告。而雪蓮公司新開發的高相變焓穩定性極佳的智能調溫型牛奶蛋白復合纖維解決了這一問題。新產品的上市，為高檔面料的開發創造了一個新的市場空間。 四、結束語 雖然智