可穿戴技术:功能性纺织品

“功能”一词源于日本，所以功能纺织品始于日本的各种化纤工厂也就不难理解了。早期强调新材料产生新功能，往往先具备相关的纤维功能技术，再寻找新的功能应用。

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，它们总是具有“多功能于一体”，包括防撞击、弹性、不含铁、防静电、抗菌除臭、防潮排汗、防紫外线、防远红外、防电磁波、防蚊虫、维生素保湿、负离子等功能，产品包罗万象。

随着时代的发展趋势，函数的编程应该在函数之后给出，目的首先要预期。换句话说，“先期待人的需求，再给予功能的供给”，才符合消费市场的价值。

功能性纤维的主要趋势

最精锐的“功能”设计是多方面的考虑，比如了解“人”需求的功能，考虑“环境”影响的功能，以及“穿着”的功能。因此，有必要考虑人体产热和环境的作用。，甚至是面料的递送。

功能与人自身及其生活环境有关，包括舒适与健康功能、休闲与运动功能、安全与防护功能、医疗与生理功能。它明显不同于以物体为目标的“功能性纺织品”，也就是所谓的工业纺织品。虽然最近的文献报道经常将医疗、防护或环保领域的纺织品称为功能性纺织品，但总的来说，这些纺织品仍然以追求舒适和保健的服装为主。

从产品的演变中不难观察到，功能需求大多来源于纤维原料段的禀赋，而非终端产品，技术工程深度高。但是，除了从细长材料的角度来思考纤维之外，实际上，材料的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。以舒适为例，人体对舒适的要求不超过两个层次。首先是心理上的满足。该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，心理层面涉及到大众的、个人的主观偏好。身体层面的舒适度必须获得“皮肤”的客观信任。

为了满足时尚，新型合成纤维的目标也要改变，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型合成纤维的舒适性，因此这种新型合成纤维被定义为第二代新型合成纤维，伴随着休闲时尚的潮流而来。

如仿亚麻新型合成纤维产品，具有不起皱、手感柔软、天然纤维手感好、亚麻手感凉爽等特点。在手感和视觉上不同于第一代具有女性感的新合成纤维产品，使用的材料(纤维)和制造工艺也有所不同。第二代新型合成纤维在表现出对性能的要求的同时，也引入了功能纤维材料(如吸水纤维或表面处理赋予高吸湿功能)的应用，并采用加工技术使织物表面具有特色。

趋势表明，近年来，不属于以往分类的新型合成纤维材料不断增多，如保暖性高、重量轻、吸水率高、快干性、防紫外线、远红外线、弹性强的纤维等，纷纷加入到新型纤维的行列。近年来，新型合成纤维的功能要求主要有两个发展方向:追求感官上完美的纤维材料，如最接近天然纤维性能的透气纤维和对新型织物结构的无尽需求;纤维材料，如:拉伸弹性、重量轻、快干等性能。

功能不染色美观

对于纤维和织物的颜色和光泽，科学家们重点开发了发色、深色、光泽、消光、不透明等技术。关键的染整技术长期以来一直是研究的重点，特别是对聚酯纤维可染性的研究，一直围绕着分散染料不能呈现鲜艳的颜色，必须采用高温高压染色工艺的问题。此外，环保问题也是染整工艺中必须慎重考虑的一部分。

近年来，纤维色彩观念的最大变化是利用纤维的结构设计赋予具有色彩功能的新纤维。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，而且是一个低碳的过程，不需要大量的水、热等，所以它是一种完全环保的功能性纺织品。这类产品的创意来自于Morpho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的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源于自然生物，因此也可以说是一种“仿生纤维”，或“光干涉纤维”。

第一个将光干涉纤维商业化的公司是日本的日产汽车公司，他们大胆地将其应用于汽车钢板的着色，使汽车具有明亮的金属光泽。可以想象，它不仅取代了昂贵的传统汽车用颜料烤漆，而且解决了使用颜料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kihinzoku kogyo K.K.和帝人公司合作。经过7年的努力，三家公司研发成功的梦想纤维被命名为Morphotex®纤维。

Morphotex®纤维由PET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。

发光机制是由这些特殊的周期表排列结构组成的。它的作用是使反射光相互干扰，重复大小与可见光的波长相似，形成鲜艳的色彩。目前，光干扰光纤可以产生蓝紫色、蓝色、绿色和红色4种金属状和透明的颜色，这些颜色可以通过不同的视角改变(例如，从蓝紫色到蓝色，或从绿色到红色)。

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(phase change material, PCM)，它可以改变特定温度范围内物质的微观状态，同时温度也会发生变化(放热和吸热变化)。

将相变材料复合在纤维中或覆盖在织物上，可以减轻环境温度快速变化时对人体的影响。这一功能被“植入”到纺织品中，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发展外，还必须辅以将相变材料嵌入微胶囊中的涂层技术。聚。

相变材料可开发多种存储温度(如24、28、31、37℃)，可开发专用PU系列作为胶囊外壳材料，也可生产微胶囊化相变环保材料。相变材料胶囊的设计对于环境非常重要，例如设计的焓值高达200j /g(足以使相同重量的水加热近50度)。

将相变材料应用于服装。根据人工气象室的小气候温湿度评价可知，含有相变材料的产品可以极大地吸收人体产生的热量，使衣物中的小气候湿度降低10%，使皮肤温度降低2℃、2℃。减少出汗25%。这意味着应用于纺织品的相变材料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。然而，人体的体表温度被测量为保持在30度。换句话说，相变材料在瞬间起到了“缓冲器”的作用，让人们有足够的时间来调整和适应环境的“冲击”。

超越极限的运动功能

低流量阻力面料通常用于挑战比赛极限的应用中，例如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、水滴等作用，阻力增大，速度减慢。如果可以简单地降低阻力因素，则可以提高速度。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，泳装各个部位的花样缝线接缝形成的微小凸起边缘，在水中游动时会产生漩涡。人体的电阻值提高2% ~ 5%。

鲨鱼服的原理是利用对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。在适当的位置产生微小的流线型浅槽，改变了靠近物体表面的流体的行为，以及其边界层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包括:增加泳衣的抗拉强度，可以优化游泳者的体型;泳衣具有适度的拉伸性，不会阻碍肌肉运动;防止水从纤维表面进入;使泳衣内的水能顺利排出;泳衣材质轻薄，紧贴皮肤;表面被磨平以减少摩擦阻力。

对于游泳运动员来说，如果能降低泳衣的阻力，必然会形成输赢的关键因素。从流体力学的角度看，人体的结构具有较高的流动阻力，尤其是头部、下颚、臀部等部位的阻力特别大。在水中越接近“流线型”，增加的速度就越快。

为了满足游泳者对速度的追求，国外泳衣厂家也致力于开发新一代泳衣。一些制造商推出了超轻、低阻力、防水、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。该构造方法(无线键合法)产生低电阻结构。此外，泳衣上采用的特殊条纹流线设计，可以将游泳者的身体塑造成流线型，减少游泳时的阻力。

美国宇航局兰利研究中心流体力学与热力学专业是本泳衣研制过程中分析设计的重要基础。严谨准确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的，没有接缝，所以它完美地贴合身体，减少静电水阻力。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，并瞬间提高游泳速度。

高性能纺织品是全球纺织业的主流指标，主要是由于上游产业“规模大、门槛高”，中游产业“变化大、周边多”，下游产业“超功能、重品牌”。系统的价值链。由于相关产业的强大带动能力，往往会给消费者带来无限的惊喜，如:无色美容功能、跨域互动功能、破纪录运动功能等。