可穿戴技术:功能性纺织品

“功能”一词源于日本，因此可以理解，功能纺织品起源于日本的各种化纤工厂。在早期，人们强调新材料产生新功能，往往首先与相关的纤维功能技术结合，然后寻找新的功能应用。

纺织品的“功能性”是什么?市场上所谓的功能性纺织品是复杂的，它们总是“多功能于一体”，包括抗击、弹性、无铁、防静电、抗菌和除臭，以吸湿、防紫外线、远红外、防电磁波、防蚊虫、维生素保湿、负离子等功能，产品包罗万象。

随着时代的发展，函数的编程应该在函数之后给出，目的要先预期。也就是说，“先预期人的需求，再给出功能的供给”，才会满足消费市场的价值。

功能纤维的主要趋势

最深刻的“功能”设计是多方面的考虑，比如理解“人”的需求的功能，考虑“环境”影响的功能，以及“穿着”的功能。因此，有必要考虑人体的产热和环境的作用。，甚至是面料的递送。

功能是与人自身和生活环境有关的功能，包括舒适健康功能、休闲运动功能、安全保护功能、医疗生理功能等。它明显不同于以物体为目标的“功能纺织品”，也就是工业纺织品。虽然最近的文献报道经常将医疗、保护或环保领域的纺织品称为功能性纺织品，但总体而言，这些纺织品仍然注重追求服装的舒适性和保健性。

从产品的演变不难看出，功能需求大多来源于纤维原料段的禀性，而非最终产品，技术工程深度高。然而，除了从细长材料的角度来思考纤维之外，事实上，材料功能可以从三个方向来表达:材料——有机材料、无机材料等，纤维——圆形纤维、异形纤维等，结构——中空、岛状、均匀、不均匀。

从上面最基本的功能元素开始，开始舒适、健康或安全的现场应用。以舒适度为例，人体对舒适度的要求不超过两个层次。首先是心理满足感。这一功能侧重于技术感或自然感材料的开发。二是生理层面的创造，重点开发吸湿、吸水、高透湿高防水、吸湿快干、保水、防水、蓄热保温、抗菌除臭等功能。当然，心理层面涉及大众、个人的主观偏好。身体上的舒适程度必须获得“皮肤”的客观信任。

为了满足时尚，新合成纤维的目标也应该改变，这意味着需要新的纤维材料来满足新的市场功能。由于消费者非常重视新合成纤维的舒适性，这种新合成纤维被定义为随休闲时尚潮流而来的第二代新合成纤维。

如仿麻新合成纤维产品，具有无绉、手感柔软、纤维手感自然、麻手感凉爽等特点。在手感和视觉上，它与第一代具有女性感的新型合成纤维产品不同，使用的材料(纤维)和制造工艺也不同。第二代新型合成纤维在表现出性能要求的同时，也引入了功能性纤维材料的应用(如吸水纤维或赋予高吸湿功能的表面处理)，运用加工工艺使织物表面具有特性。

趋势显示，近年来，不属于以往分类的新型合成纤维材料不断增加，如保暖性高、重量轻、吸水性高、干燥快、防紫外线、远红外线、有弹性的纤维等，纷纷加入新纤维的行列。近年来，新型合成纤维的功能需求主要有两个发展方向:一是追求感官完美的纤维材料，如最接近天然纤维性能的透气纤维;二是对新型织物结构的无尽需求;纤维材料的功能性和敏感性，如:弹力弹性、重量轻、干燥快等性能。

具有不染美容功能

对于纤维和织物的颜色和光泽，科学家们专注于发色、深色、光泽、消光、不透明度等技术的开发。长期以来，关键的染整技术一直是研究的重点，尤其是聚酯纤维的可染性研究，一直围绕着分散染料不能显示出鲜艳的色彩，必须采用高温高压染色工艺的问题展开。此外，环保问题也是印染工艺中必须仔细考虑的一部分。

近年来，纤维色彩观念的最大变化就是利用纤维的结构设计，赋予新纤维色彩功能。这个概念之所以受到重视，是因为它不需要染整，不需要颜料，而且是低碳工艺，不需要大量的水、热等，是一种完全环保的功能纺织品。这类产品的想法来自于大闪蝶翅膀的颜色是由鳞片的微观结构形成的，因此采用鳞片状的纺丝工艺和纺丝喷嘴设计来开发具有特殊聚合物和特殊纺丝工艺的Morphotex®纤维。

值得一提的是，Morphotex®纤维具有金属般的色调和透明度，这是传统染色工艺无法获得的。由于所使用的概念来自于自然生物，所以它也可以说是一种“仿生纤维”，或“光干涉纤维”。

最早将光干涉纤维商业化的是日本日产汽车公司，该公司大胆地将光干涉纤维应用到汽车钢板的着色上，使汽车具有明亮的金属光泽。可以想象的是，它不仅取代了昂贵的传统汽车颜料烤漆，而且解决了颜料使用造成的环境污染问题。自1993年以来，日产汽车有限公司与田中清津株式会社和Teijin株式会社进行了合作。经过7年的努力，三家公司成功开发的梦想纤维被命名为Morphotex®纤维。

Morphotex®纤维由PET层和聚酰胺层交替堆叠而成，每层厚度约为0.07 μm，共61层。这些层属于长纤维的中心区域，外层被聚酯覆盖。61层的选择是通过理论计算得出的，是关键技术之一。

发光机理是由这些特殊的周期片排列结构组成的。其作用是使反射光相互干涉，重复大小与可见光波长相近，形成鲜艳的色彩。目前，光干涉纤维可以产生蓝紫、蓝、绿、红4种金属状透明颜色，可以根据不同的观察角度(如从蓝紫到蓝，或从绿到红)变化。

温度调节功能

接下来，介绍了一种与温度相关的新型功能材料相变材料(相变材料，PCM)，它可以改变物质在特定温度范围内的微观状态，温度也会发生变化(放热和吸热的变化)。

将相变材料复合在纤维中或覆盖在织物上，可减轻环境温度快速变化时对人体的影响。这种功能被“植入”到纺织品中，用于与皮肤表面进行吸热、储存、传递、释放的循环操作。这种功能材料至少需要两种技术。除了相变材料的技术开发之外，还必须辅以一种将相变材料嵌入微胶囊的涂层技术。聚。

可开发多种记忆温度(如24、28、31、37℃)的相变材料，可开发特殊的PU系列作为胶囊的外壳材料，还可生产微胶囊化的相变环保材料。相变材料胶囊的设计对环境非常重要，例如，该设计的焓值高达200 J/g(足以加热相同重量的水近50度)。

相变材料应用于服装。根据人工天气室的小气候温湿度评价可知，含有相变材料的产品可以大大吸收人体产生的热量，使衣服内的小气候湿度降低10%，皮肤温度降低2℃和2℃。减少25%的出汗。这意味着将相变材料应用到纺织品上，可以起到调节温度的作用，大大增加穿着者的舒适度。

研究表明，假设一个人的体表温度(31度)，穿着三层相变材料纺织品，从室内(18摄氏度)到寒冷的室外(0度)，出门时温度会瞬间变暖。但是，人体体表温度被测量为30度。换句话说，相变材料在瞬间起到了“缓冲”的作用，让人们有足够的时间来调整和适应环境的“冲击”。

体育功能超越极限

低流阻面料经常被用于挑战比赛极限的应用，比如2000年澳大利亚夏季奥运会的鲨鱼服。

游泳者在水中前进时，由于波浪阻力、涡流阻力、摩擦阻力、水滴等，阻力会增大，速度会变慢。如果可以简单地降低阻力因素，就可以提高速度。穿泳衣可以“弹性塑形”，减少阻力。泳衣的材质和组合也与四大阻力有关。例如，泳衣各个部位的图案缝线的接缝处形成的微小凸起的边缘会在水中运动时引起漩涡。人体的电阻值提高2 ~ 5%。

鲨鱼服的原理是利用流场的控制来有效降低阻力。控制流场的方法有很多，其中一种是表面结构减阻法。在适当位置形成微小的流线型浅沟槽，改变了靠近物体表面的流体的行为，以及边界层中的原始结构和速度分布，从而减少了摩擦阻力。

减少摩擦阻力的方法有:增加泳衣的抗拉强度，可以优化游泳者的体型;泳衣弹性适中，不妨碍肌肉运动;防止水从纤维表面进入;使泳衣内的水能顺利排出;泳装材质轻盈，紧贴皮肤;表面经过平滑处理以减少摩擦阻力。

对于游泳者来说，如果能降低泳衣的阻力，必然会形成决定胜负的关键因素。从流体力学的角度来看，人体的结构具有很高的流动阻力，特别是头部、下巴、臀部等部位的阻力特别大。它在水中越接近“流线型”，它就能增长得越快。

为了满足游泳者对速度的追求，国外泳衣制造商也致力于开发新一代泳衣。一些制造商推出了用超轻、低阻力、防水和快干服装材料制成的泳衣，这推动了超声波焊接在全球的使用。该施工方法(无线粘接法)产生低阻力结构。此外，泳衣采用的特殊条纹流线型设计，可以将游泳者的身体塑造成流线型的形状，减少游泳时的阻力。

NASA兰利研究中心的流体力学和热力学专业是这款泳衣开发中分析和设计的重要依据。严谨精准的表面摩擦风洞试验表明，一项专业的运动功能来自于工程技术的广度和深度。最大限度地减少水和皮肤的阻力，加上整个泳衣是无缝连接，没有接缝，所以它完美地贴合在身体上，减少静态水阻力。行业不断研发，质量日益提高。游泳者穿上最新的泳衣，只需要少量的能量就能增加5%的吸氧量，并瞬间提高游泳速度。

高性能纺织品是全球纺织行业的主流指标，主要是因为上游产业“规模大、门槛高”，中游产业“变化大、周边多”，下游产业“功能超、品牌重”。系统的价值链。由于相关产业的强大带动能力，经常给消费者带来无限惊喜，比如:无色美容功能、跨域互动功能、破纪录运动功能。