智能服装的研发与应用

方元 浙江理工大学服装学院

一、研究背景

智能服装是指模拟生命系统，同时具有感知内外界变化和及时反馈双重功能的功能性服装[1]。感知、反馈和反应是智能服装的三大要素[2]。近些年，随着信息通讯、电子科技和纺织材料的进步，航天事业、军事、特种作业行业和运动业等的特殊防护与功能性需要，年老体弱人群对身体医疗状况实时监控的需求等，使起源于功能性服装的智能服装发展越来越快[3]。

二、研究设计方法与现状

（一）智能服装的研究方法

一般依据智能服装的结构组成、功能特性和实现方式，当前智能服装的研究主要有以下两种途径: 一种是运用各种如形状记忆材料、相变材料、变色材料等具有特殊性能的智能服装材料与普通服装材料混纺制成智能服装，也称智能纺织品；另一种是将导电材料、定位系统、柔性传感器、心电监测等无线通信技术和微电子技术应用到特种作业服装、医疗服装和防护服装等电子智能服装中[6-7]。

（二）智能服装的设计方法

由于智能服装的设计和研究，通常涉及电子和软件工程、人体功效学、服装设计等多学科的交叉融合，其复杂性和开发难度较普通服装更大。可以借鉴功能性服装的设计方法，包括技术设计、面料设计、结构造型设计[8]（智能服装的设计模式与发展趋势_田苗）。设计完成后制成的智能服装要进行服用性能的测试评价，不断改进调试后，最终制成成品。

三、智能服装材料及应用

（一）智能凝胶材料

智能高分子凝胶属于高分子凝胶的一种，这类材料由三维高分子网络与溶剂组成，网络交联结构使其不溶解而保持一定的形状，由于凝胶结构中含有亲溶剂性基团，使之可被溶剂溶胀而达到平衡体积。[9]

（二）形状记忆材料

形状记忆纤维是指在一定条件下发生塑性形变后，在特定条件刺激下能恢复初始形状的一类纤维。利用其特性研发了阻热隔热服、防水透湿服、懒人衬衫、抗浸保温服、防烫伤服装等。

（三）智能变色材料

智能变色纤维是一种具有特殊组成或结构，在受到外界刺激后能够自动发生可逆性颜色变化的纤维［10］，分为温敏变色纤维和光敏变色纤维两种。

（四）相变调温材料

相变纤维是利用物质相变过程中释放或吸收潜热、温度保持不变的特性开发出来的一种蓄热调温功能纤维。常用于生产“冬暖夏凉”的相变调温服装[5]。

四、电子智能服装的应用

（一）军用

美海军还研究了一种“聪明内衣”，这种内衣的功能已超出一般意义上的服装，在未来战场上，当一名士兵受伤倒地的一瞬间，救护中心的医务人员就可知道其受伤部位，判断出是枪伤还是刀伤。这种高技术内衣在织造的过程中，置入了光纤网络和电聚合纤维网络、监察士兵状况的测量系统、分析打击声音的拾音器及相应微型无线电收发芯片。

（二）医用

比利时布鲁塞尔的一家实验室，目前也在研制一种引领潮流的神奇衣服。这种服装的最大亮点是，具备医疗监测等功能。最贴近身体的一层，可以监控人体的心跳、血压、体温等；衣服内层安装多个传感器，还可敏感地监测环境变化，如通过监测光线的变化来感知白昼、黑夜的变化等。[7]

（三）运动

针对包括专业运动员和“重量级用户”，比如马拉松、自行车和铁人三项等项目的选手在内的客户群，由芬兰Myontec公司开发的一款将一部小型测量设备、导电的纺织品和紧身运动服结合到一起的Mbody运动短裤，可以为用户提供运动前后肌肉的实时信息，用来改进技术、成绩和训练质量、发现问题并预防应力性损伤[13]。运动智能服装最初被用在运动和锻炼中，但此后也会被用作改善体质和增加体育锻炼活动的手段。

（四）潮流界

日本科学家将绿色环保的太阳能能源与通讯设备联系在一起，发明了一款太阳能裤子。此外，波兰Moratex公司开发了防弹衣以及隐身衣。柒牌设计了长短两款突破传统夹克、多达17个贴身隐形置物口袋的智能夹克。

五、不足与展望

（一）不足

首目前尚未有一套行之有效评价智能服装的标准体系和设计规范8。研发过程可能会走弯路，研发出的智能服装的成效难以有效评估使其应用可能受阻。跨学科交叉化的智能服装的研发进展较慢，不同专业和领域的科研人员合作难免存在沟通和表达的困难，在不断的尝试和摸索中踽踽前行却可能仍旧无法达到设计要求。

（二）展望

如何开发设计服用舒适性好、高质量和低成本能为大众所接受的智能服装？如何将军用、医用等智能服装更广泛地应用到年老体弱人群的防护？如何使智能服装的设计与使用更方便高效、无污染无辐射等将是未来智能服装的研究趋势。我们可以预见未来的世界，智能服装将是人人可以穿着的“第二皮肤”屏障。