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電子智能紡織品,尤其是可穿戴式智能紡織品具有輕便柔軟、舒適性好、能量轉化存儲性能優(yōu)異和集成度較高等特點,在針對不同消費群體的不同領域展現(xiàn)了許多新的可能和巨大的應用潛力。此類產(chǎn)品的研發(fā)將惠及軍工、醫(yī)護、休閑娛樂、裝飾等多重行業(yè)的發(fā)展,關系到國計民生。然而近年來智能紡織品快速發(fā)展的同時,仍然面臨著一些難題。關于工程技術研發(fā)主要從以下幾個方面進行突破。
物理性能優(yōu)化
提高纖維的各種物理性能,尤其是纖維的導電性能、電學穩(wěn)定性能、纖維的拉伸柔韌性能和可紡性能。例如通過設計優(yōu)化紡絲參數(shù),通過各種摻雜或者改性處理,或采用更加高端的加工設備以改善纖維的質(zhì)量。
提高安全耐用性
服用材料需要具備無毒性和生物相容性,這使得必須排除那些可能對身體健康帶來潛在危害的高性能材料,這在一定程度上限制了可穿戴電子器件的研發(fā),所以必須深入探索符合要求的材料。另一方面,可穿戴智能紡織品的耐久性、抗疲勞性是一大難題。智能紡織品如何才能像人們?nèi)粘4┐鞯目椢镆粯?,可以?jīng)受反復磨損和洗滌,需要更加完美地實現(xiàn)基礎科學、應用科學、技術研究的相互結合。
規(guī)范化發(fā)展
智能紡織產(chǎn)品還是一類較新穎的產(chǎn)品,市面上雖然存在一些公司的產(chǎn)品,但是卻沒有一個行業(yè)內(nèi)普遍認同的標準。除了需要制定符合穿戴產(chǎn)品的基本安全要求外,還需要對一些技術性的問題(如材料使用的范圍)制定相關標準。盡早確定行業(yè)規(guī)范,就能更早定位其位置,也有利于智能紡織品的發(fā)展。
產(chǎn)業(yè)化發(fā)展
智能紡織品產(chǎn)業(yè)化能有效推動產(chǎn)品的深入開發(fā),這是智能紡織品繼續(xù)向前發(fā)展的有力保證。但是產(chǎn)品要達到產(chǎn)業(yè)化的要求必須滿足許多條件,如成本、實用性、美觀性還有舒適性等。實現(xiàn)智能紡織品產(chǎn)業(yè)化,首先要實現(xiàn)高性能纖維或者原材料的產(chǎn)業(yè)化,這就要求研發(fā)出低價高性能的原材料;其次,上述各種標準的制定完善,對于產(chǎn)品實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化也是不可或缺的一個方面。
西方國家相繼出臺了紡織領域的發(fā)展戰(zhàn)略,如美國提出了“智能紡織計劃”,成立了“革命性纖維與織物制造研究中心”;德國制定了“未來紡織”的國家戰(zhàn)略,并組建了“德國未來紡織聯(lián)盟”。我國在智能纖維及智能紡織品產(chǎn)業(yè)上起步較晚,與一些發(fā)達國家有一定的差距。我國工業(yè)和信息化部印發(fā)的紡織工業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃中“智能紡織”這個關鍵詞也多次出現(xiàn),提出要加強電子技術、信息技術與紡織技術的結合,發(fā)展智能紡織產(chǎn)品。5G時代已悄然來臨,更多的智能紡織品也將逐步融入人們的生活中,不斷滿足人們對高新智能紡織品的需求。當前國內(nèi)紡織企業(yè)也在尋求轉型升級,智能紡織產(chǎn)品的研發(fā)將是一個技術突破點,目前存在的一系列問題都需要政府、企業(yè)和高校共同努力,互相合作,形成合力。高校作為研發(fā)的前沿陣地,需要企業(yè)與政府提供一定的資金支持,持續(xù)推動研究的進行;企業(yè)作為產(chǎn)品實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化過程中的關鍵一環(huán),需要高校的技術指導,也需要政府的政策支持。建立體系完備的產(chǎn)學研體系可以更加高效地推動智能紡織品的發(fā)展,將這一新興產(chǎn)業(yè)做強。
結束語
智能紡織品通常是指貫穿了紡織、電子、化學、生物、醫(yī)學等多學科綜合技術,能夠模擬生命系統(tǒng),同時有感知、反應和調(diào)節(jié)多重功能,并保留傳統(tǒng)紡織品固有風格和技術特征的一類新型紡織品。隨著石墨烯、碳納米管、MXene等新興導電材料的不斷突破,電子產(chǎn)品逐步實現(xiàn)微型化和柔性化?,F(xiàn)在可以將導電材料、設備與傳統(tǒng)紡織品經(jīng)過巧妙設計結合在一起,并基于先進的網(wǎng)絡技術、藍牙和GPS技術,獲得能夠實現(xiàn)能量轉化和存儲的紡織電子器件,或是各種基于紡織纖維材料的傳感器件。這種巧妙的結合打破了傳統(tǒng)電子器件十分僵硬的局限性,實現(xiàn)了紡織品的多種功能化,如通訊、健康監(jiān)測、定位偵測等功能,在醫(yī)療、軍事、航空航天等領域發(fā)揮著重要的作用,進一步拓寬了其應用領域,也給紡織企業(yè)高新化發(fā)展提供了新路徑。相信隨著科技的進一步發(fā)展,智能紡織品能夠攻克現(xiàn)有的缺陷,實現(xiàn)快速的發(fā)展。