第九章：智能纺织品

纺织基础课程之
智能纺织品
什么是智能纺织品？
智能纺织品可广泛指纤维、布料及成衣对外界刺激如温度 、湿度、光线、压力、电子磁场等因素，有感知并做出反 应。
根据不同的反应，可被分为被动智能型纺织品、主
动智能型纺织品、非常智能型纺织品 三种。
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被动智能型纺织品 —对外界的刺激仅可做到感知。以隔热 外套为例，不论外间的温度是炎热还是寒冷，此类衣物只 可保持它的“保暖”功能不变。
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防水透湿纺织品
无孔膜防水透湿织物
荷兰Akzo Nobel公司的防水透湿织物Sympatex是2050%环氧乙烷和对苯二甲酸丁二酯共聚酯，经熔融挤压制成 的无孔亲水膜，膜厚大约15μm，再与尼龙织物层压而成。
英国Baxenden公司开发的Wileoflex Staycool为聚氨酯 型亲水无孔膜防水透湿织物。
温敏变色纺织品
温敏变色纺织品是指能够随着环境温度改变而自动变 色的纺织品。它是利用物理、化学的方法，使织物上的变色 染料/颜料的分子结构或排列方式根据温度的不同而发生变 化，从而发生颜色的改变。
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变色纺织品
温敏变色纺织品
液晶型热敏变色材料是最常用的的有机热敏变色材料 ，利用微胶囊技术使其深嵌在微胶囊中，可以像颜料一样黏 合在纺织品表面。
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变色纺织品
所谓变色纺织品是指随外界环境条件（如光、温度、压力等 ）的变化而可以显示不同色泽的纺织品。 光敏变色纺织品 温敏变色纺织品
湿敏变色纺织品
结构变色纺织品 压敏变色纺织品
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变色纺织品
光敏变色纺织品 光敏变色指在不同的光波诱导下，物质Ａ向其异构体 Ｂ转化而出现的变色的过程。物质Ａ和Ｂ具有不同的吸收光 谱和能级结构，撤去光源或者改换另一种光源，Ｂ再转化成 Ａ，颜色又回到初始色泽 。
——变色智能纺织品
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智能纺织品在不同领域的应用
抗浸服装系飞行员必备的一种水上救生服。其作用是 当飞行员坠入水中后，阻止水浸入服装内，从而延长生存时 间，等待救援人员来营救。在纤维表面引入刺激响应性高分 子凝胶层，利用其可在一定条件下发生体积转变的特点制成 抗浸服面料，可以显著增加水浸入服装内的时间，提高落水 者获救生还的机会。
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形状记忆纺织品
形状记忆合金类纺织品
一维形状记忆效应
二维形状记忆效应
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形状记忆纺织品
形状记忆合金类纺织品
英国纺织机构研制的防烫伤服装中，镍钛合金纤维先 被加工成宝塔式螺旋弹簧状，再进一步加工成平面状，然后 固定在服装内部。接触高温时形状记忆纤维的形变被激发， 纤维迅速由平面变成宝塔状。
利用雨滴直径和水蒸汽分子直径存在巨大差异来实现。微孔 直径为水滴直径的数千至数万分之一，而是水蒸汽分子直径 的700倍左右。
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防水透湿纺织品
微孔膜防水透湿织物
美国Core公司开发的Gore-Tex是聚四氟乙烯（PTFE ）微孔膜，利用点粘法将其层压于尼龙或涤纶织物上，从而 制得防水透湿织物。
天津工业大学以聚偏氟乙烯（PVDF）为原料，研制微 孔膜从而制成了防水透湿织物。
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防水透湿纺织品
无孔膜防水透湿织物 在嵌段共聚物的大分子链上引入亲水性链段制成薄膜 ，水分子可以以薄膜上的亲水性链段中的亲水基团为依托， 按照“吸附-扩散-解吸”的方式，由高湿度侧传递到低湿度 侧，获得透湿性；而防水则缘自薄膜的连续性和膜面张力。
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智能温控纺织品
自动调温纺织品
自动调温纺织品拥有双向调温功能，它可 根据环境温度的转变而吸收或释放热能。当气温 上升时，可从四周吸收热量；而当气温下降，可 释放热量，令穿着者可维持在舒适的温度中。
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智能温控纺织品 自动调温纺织品
目前利用最普遍的的智能调温材料是相变材料PCMs (Phase Change Materials)。
主动智能型纺织品 —对外界的刺激不仅可做到感知，还能 做到回应。形状记忆类纺织品就是最好的例子。
非常智能型纺织品 —对外界的刺激不仅可做到感知及回应 ，还能自动调节以适应外界的刺激。
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智能温控纺织品 形状记忆纺织品 变色纺织品 防水透湿纺织品 电子信息智能纺织品
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智能温控纺织品 智能温控纺织品
——形状记忆智能纺织品
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智能纺织品在不同领域的应用
在1998年冬季奥林匹克运动会上200名瑞士运动员和 300名记者就穿着了Descente的Mobile thermo滑雪衫，这 种滑雪衫内置了加热体系，从而保证了内部温度控制精确性 。
——保温智能纺织品
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智能纺织品在不同领域的应用
日本东洋纺公司对聚丙烯酸分子链进行高亲水化处理 ，开发出具有调温调湿智能的纤维“爱克苏”，在标准状态下 它的吸湿能力约是棉的3.5倍。与天然纤维相比，“爱克苏”的 吸湿和放热速度比较缓慢，可以均匀地释放，从而使衣内温 度调节缓和，能防止出汗后的冷感。用此类纤维加工的纺织 品适合于制作运动衣 。
水凝胶是一种智能材料，它的一个重要特性是在一定 的环境刺激条件下会发生体积的相变，即当外界环境条件连 续变化时，凝胶体积产生不连续的变化。
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形状记忆纺织品
形状记忆水凝胶类纺织品
目前在研究的智能型抗浸服其抗浸机理是：一旦落水 ，抗浸服中的水凝胶吸水溶胀，将织物中透水导湿的通道封 闭，阻止水进入服装；浸湿的服装晾干后，水凝胶脱水，又 恢复到原状。
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形状记忆纺织品
形状记忆高聚物类纺织品
棉织物形状记忆整理主要有：树脂整理、多元羧酸免 烫整理、聚氨酯涂层整理、超柔软桃皮整理、液氨整理等。
真丝绸形状记忆整理主要有：树脂整理、三甘醇缩水 甘油醚整理等
毛织物形状记忆整理主要有：“机可洗”整理、“洗 可穿”整理等
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形状记忆纺织品
形状记忆水凝胶类纺织品
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国际国内防水透湿纺织品的检验检测方法？
静水压： GB/T 4744, ISO 811, AATCC 127, EN20811,
AS 2001.2.17, JIS L1092
沾水： GB/T 4745, ISO 4920, JIS L 1092,AATCC 22,
EN 24920,AS 2001.2.16,CAN/CGSB-4.2 No.26.2
音乐服装
麻省理工学院媒体实验室创造的音乐夹克
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电子信息智能纺织品
智能衬衣
由Sensatex公司研发的智能衬衣
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电子信息智能纺织品
发光织物
飞利浦 “Lumalive” 发光 布料
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电子信息智能纺织品
发光织物
穿着者静止状态时
穿着者活动状态时
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智能纺织品在不同领域的应用
纳米“隐身”军服由四种不同颜色的变形图案组成，这些 图案是由计算机对大量丛林、沙漠、岩石等背景环境进行统 计分析而模拟出来的。穿上这种隐身军服，在可见光照射下 ，从近距离看，是明暗反差较大的迷彩；从远距离看，其细 碎的图案与周围环境究全吻合，即使作活动时也难以被对方 发现。
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智能纺织品在不同领域的应用
2001年意大利Corpo Nove公司设计开发出一款“懒人 衬衫”，其在衬衫面料中加入镍、钛和尼龙纤维，使之具有 形状记忆的特性。当外界气温偏高时，衬衫袖子会在几秒内 自动从手腕卷到肘部；当温度降低时，袖子能自动复原。
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智能温控纺织品 凉爽纺织品
Baidu Nhomakorabea
美国杜邦公司的“Coolmax”产品，具有四管道的纤维 及纤维之间形成最大的空间，保证皮肤表面的湿气和热量快 速的传导至纤维外层
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智能温控纺织品 凉爽纺织品
日本可乐丽公司开发的“Esmo”纤维，具有良好的紫 外线反射功能，对可见光和近红外线吸收率较低，在阳光下 其织物内部温度与常规织物低2-4℃
相变材料主要包括无机PCMs、有机PCMs和复合 PCMs三类。其中，无机类PCMs主要有结晶水合盐类、熔 融盐类、金属或合金类等；有机类PCMs主要包括石蜡、醋 酸和其他有机物；
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智能温控纺织品
自动调温纺织品
固态PCM 液态PCM
液态PCM 固态PCM
吸收 热量 释放 热量
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智能温控纺织品 自动调温纺织品
防水透湿的高密织物
根据空隙自然扩散机理，气体分子通过纱线间空隙从 高浓度向低浓度自然扩散过程是不可逆转的。
英国锡莱研究所开发的纯棉高密织物“Ventile”，在干 燥时汗液（汽）可通过纱线间空隙向外界扩散，而在浸湿后 棉纤维横向溶胀，纱线、纤维间隙变得很小，表现出防水性 。
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防水透湿纺织品
微孔膜防水透湿织物
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形状记忆纺织品 形状记忆纺织品
形状记忆合金类纺织品 形状记忆高聚物类纺织品 形状记忆水凝胶类纺织品
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形状记忆纺织品
形状记忆合金类纺织品
形状记忆合金有金镉合金、铜铝镍合金、铜锌合金、 铜锡合金等。
它们都具有一定的转变温度，在转变温度以上，金属 晶体结构是稳定的；在转变温度以下，晶体处于不稳定状态 ，当温度处于转变温度以上时，晶体则又会回到稳定结构状 态时的形状。
目前已有一些研究机构根据此思路开发出产品，如 Daedalus采用含有丙烯酸系聚合物的纤维设计开发了一种 海上工作人员穿戴的制服。
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国际国内形状记忆纺织品的检验检测方法？ 外观平挺度：ISO 7768; GB/T 13769; AATCC 124 褶皱外观：ISO 7769; GB/T 13770; AATCC 88C 接缝外观：ISO 7770; GB/T 13771; AATCC 88B
保温纺织品 凉爽纺织品 自动调温纺织品
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智能温控纺织品
保温纺织品
发热原理
保温原理
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智能温控纺织品
保温纺织品
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智能温控纺织品
保温纺织品：
日被德山都和尤尼吉卡公司联合研制的产热纺织品 “Solar&microtype”，其主要是吸收太阳能来实现保温
日本帝人公司利用某些醌系有机染料所具有的吸收近红 外线功能，将该涂料涂覆于纤维表面后，就得到了具有近红 外线吸收功能的纺织品。
近几年在欧美市场上出现的Outlast纤维就是代表性产 品之一，其技术的关键就是将微胶囊包裹的PCM(聚乙二醇 ）置于纤维内部，通过纺丝或者后整理的方法来实现自动调 温。
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智能温控纺织品 国际国内温控纺织品的检验检测方法？ 保暖性：JIS L1018 A法，JIS L1096 A法， GB/T 11048方法A, BS5335-1 光吸收保温性：JSIF A 036 凉感： Boken方法(接触冷温感评估值q-max)
雨淋： AATCC 35
透气性： ISO 9237,ASTM D737,GB/T 5453, JIS L1096,CAN/CGSB-4.2 No.36, AS 2001.2.34, DIN 53887
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电子信息智能纺织品
电子信息智能纺织品
音乐服装 智能衬衣 发光织物
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电子信息智能纺织品
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变色纺织品
光敏变色纺织品
光敏变色纤维的研究在日本、美国等发达国家取得了 较大进展，如松井色素化学工业公司制成的光致变色纤维， 在阳光或紫外线的照射下显深绿色。 美国Georgia理工学院等几所大学正在探索在光纤中掺 入变色染料或改变光纤的表面涂层材料，使纤维的颜色能够 自动控制。
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变色纺织品
——保温智能纺织品
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智能纺织品在不同领域的应用
美国Reebok公司生产的智能运动鞋，能准确地向穿着 者显示跑或走的路程、节奏的快慢和消耗的热量。今后的发 展将可以测出穿着者的心率，并根据心跳有选择地播放某种 特定的音乐，必要时还会对音乐的旋律进行调整，使穿着者 听了音乐后跑得更快或慢下来 。
——电子智能纺织品
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防水透湿纺织品
智能型防水透湿织物 智能型防水透湿织物能感知外界温度的变化，在Tg区 域由于分子链的微布朗运动而使透湿性有质的突变，起到低 温（小于Tg）低透湿的保暖作用和高温（大于Tg）时高透 湿的散热作用。
1993年，日本三菱重工的Hayashi研究了高透湿聚氨酯 材料的微观结构和透湿性的关系，发现当温度由10℃升至 40℃时，材料的透湿性增加了3倍。
溫度上升
紅色 黃色 綠色 藍色
溫度下降
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防水透湿纺织品
防水透湿是指水（主要是雨水）在一定的压力下不浸透织物 ，而人体散发出的汗液可以以水蒸气的形式通过织物传导至 外界，又称为“可呼吸织物”

防水透湿的高密织物 微空膜防水透湿织物 无孔膜防水透湿织物 智能型防水透湿织物
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防水透湿纺织品