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摘要：介紹智能纖維的分類、智能材料及功能，詳細闡述智能纖維近年來的國內外發展現狀。重點介紹智能纖維在安全防護紡織品、醫療紡織品及運動健身紡織品中的應用。最后闡述未來智能纖維的發展趨勢，指出未來智能纖維將向高舒適、高智能、高功能、多功能、低成本、美觀、生態環保、產業化方向發展。

關鍵詞：智能纖維；智能材料；智能紡織品；發展現狀；發展趨勢；應用

隨著人們生活質量的提高，傳統單一的纖維已經不能滿足人們的需求和生產需要，智能纖維的出現解決了這種問題。《智能制造發展計劃（2016—2020年）》中指出，以智能制造為基礎建立中國支撐體系，實現重點產業向智能化轉型。如今，在以加快智能制造裝備發展、加強關鍵共性技術創新以及建設智能制造標準等為戰略任務的背景下，人們對纖維的性能要求越來越高，如要求纖維可以使人體機能隨著所在環境的變化處于最佳狀態。

1智能纖維概述

1989年，日本學者將信息科學融于材料的構成和功能中，并提出智能材料概念，又稱為機敏材料和靈巧材料［1］。智能材料涉及微電子學、材料學、物理學、化學、機械等領域，它的3大基本要素為感知、反饋、響應。智能纖維是指通過智能材料處理得到的對外部環境與內部狀態具有感知、可響應及功能發現能力的纖維［2］。

1．1智能材料及其功能

智能材料有3種形式，其中1種是智能纖維，即纖維狀智能材料［3］。目前智能材料有形狀記憶合金、光導纖維材料、相變材料、變色材料、智能凝膠材料、壓電材料、光驅動型聚合物等［4］。材料仿生設計和材料的多功能復合是智能材料設計的指導思想，其概念的出現標志著第5代材料的誕生，推進了航天、紡織、醫學及深海探測領域的發展［5］。智能材料系統具有傳感功能、反饋功能、信息識別與積累功能、響應功能、自診功能、自修復能力及自調節能力等生命特征和智能功能，其中傳感功能是指智能材料能夠感知外部與內部環境，并且可以檢測識別外界刺激，如光、熱、應力、核輻射及磁強度變化等［6］。

1．2智能纖維分類

較早出現的智能纖維是形狀記憶絲綢，隨著科學技術的高速發展，智能纖維可分為光纖傳感器纖維、蓄熱調溫纖維、智能凝膠纖維、智能釋放纖維、變色纖維、電子智能纖維等，這些智能纖維如今已經實現規模化生產［1］。形狀記憶纖維是指具有形狀記憶效應的纖維，形狀記憶效應是指纖維材料在一定條件下產生塑性變形后，在滿足特定情況時能夠回復到纖維初始狀態［2，7］。形狀記憶纖維可以與其他纖維結合形成高性能復合材料，也可以制成絲線、顆粒或薄膜等形式，如今形狀記憶纖維的發展越來越受人們重視。意大利一家公司利用形狀記憶合金纖維制造出一件智能化襯衣，當周圍環境溫度升高時，該智能襯衣的袖子會自動卷起，還能夠自動熨平。蓄熱調溫纖維是利用蓄能材料的熱活性相變化實現吸熱、放熱，在相對穩定的環境中達到改善織物舒適性的效果。蓄熱調溫纖維可以純紡也可以混紡，是一種新型紡織材料，在消防服、手套、帽子及戶外服裝中應用較多。智能調溫纖維紡織用微膠囊調溫原理。此外，還有根據外界條件變化呈現變色效果的變色纖維。

2智能纖維發展現狀

從美國弗吉尼亞大學CraigRogers博士提出智能材料概念，到1989年日本學者高木俊宜將信息科學融于材料的構成和功能中并詮釋了智能材料，再到20世紀80年代智能材料作為新材料開始發展，如今纖維形式的智能材料正處在高速發展階段［3］。近年來，不同學科的知識不斷交叉融合，電子信息技術、納米技術、微膠囊技術等先進科學技術的發展使得先進技術在智能纖維中得到廣泛應用，同時纖維狀智能材料的研究與開發取得成效［8］。目前智能纖維和智能紡織品表現出巨大的發展潛力。

2．1國內現狀

目前我國對經濟復蘇和制造業振興的渴望不亞于發達國家，但由于產業結構調整等原因，全球實體經濟處于疲軟態，曾引領歐美工業革命的紡織工業一度被稱為夕陽產業［9］，所以業界想通過纖維做出改變，其中革命性纖維和織物的出現可能會顛覆紡織業態趨勢，而革命性纖維和織物是一種多功能、多結構及多材料的智能纖維和織物。2017年我國智能纖維的發展趨勢和產業規模統計及預測如圖3和圖4所示。目前,我國智能纖維的生產技術已逐漸成熟，如恒天海龍股份有限公司生產出了變儲能黏膠智能纖維，煙臺泰和新材料股份有限公司生產出了導電間位芳綸智能纖維，江蘇中杰澳新材料有限公司生產出了導電滌錦復合智能纖維［10］。

2．2國外現狀

從國外態勢來看，各國對紡織領域核心纖維原料格外重視，特別是智能纖維、高性能纖維、革命性纖維被多次提出。2007年，《自然》雜志報道了智能紡織品及高性能纖維；2014年，德國建立了名為“未來紡織”的項目，該項目戰略判斷紡織行業是基于節能環保、新材料、智能纖維及智能產品等的全新行業，而不僅僅是傳統行業；2016年4月1日，美國政府發起革命性纖維和織物制造的創新計劃，該計劃以研究開發未來纖維和織物為目標，以加速美國紡織制造業的復蘇［9］。

3智能纖維在紡織領域的應用

智能紡織研究和開發理念是針對特定功能要求，結合功能或智能纖維制造整理方式來加工紡織品，開發出滿足人們需求的新產品［11］。如今智能紡織品不僅應用于服裝、安全防護領域，也多應用于軍事、醫療及健身領域。

3．1安全防護紡織品

智能紡織集合各種高科技，其紡織品可以抵抗不良環境條件并提供更好防護。因智能紡織品具有許多突出功能，如變色功能、形狀記憶功能及調溫功能，很適合用來研究和開發防護服及各種安全防護紡織品。英國紡織品和防護服機構研發出一款防燙傷智能服裝，它是將鎳鈦合金經過兩次加工形成不同形狀，然后再將其與智能服裝面料組合，當防燙傷服接觸高溫時，鎳鈦合金記憶纖維被激發產生形變，形變的兩次形狀在織物間起到隔絕熱源的作用，防止皮膚被燙傷［2］。美國學者研究出一款自動報警智能服裝，在戰場和具有放射性及有毒物質的環境里能夠保障人體安全［12］。此外，還有智能防護帽子和智能防護手套等，如圖5所示。

3．2醫療紡織品

智能纖維在醫療紡織品中的應用也十分廣泛，其紡織品對人體有保護、治療和恢復作用。如今智能紡織品不僅要具有健康、防護、舒適功能，還要具有儲存、檢查和檢測身體數據及功能傳遞作用［13］。目前智能纖維在醫療領域中應用主要是處理和執行功能、遠程醫療、作為載體材料以及集傳感于一體，智能纖維對藥物釋放系統具有關鍵作用。Steckmann和Prieb設計出隨溫度變化具有形狀記憶效應并通過加熱和電流可以激活的智能繃帶［13］；美國一家公司研發出一種可以測氧氣濃度、細菌數量及濕度并自動記錄在計算機中的智能繃帶；Sensoria公司研制出具有摔倒感應、測量足底壓力功能的智能醫療短襪；奧胡斯大學教授研發出一款便于醫護人員對病人心臟衰竭進行監控的Edema智能長襪［14］；德國科學家研制出一種含有環式糊精糖分子的智能醫療功能內衣［15］。

3．3運動健身紡織品

智能纖維在運動健身紡織品領域中的應用前景十分廣闊，預計2026年，智能運動健身紡織品將占智能紡織品整體的46．8％，市場規模將達到15．3億美元［16］。智能運動健身紡織品可以為運動員提供健身建議，提升運動人員表現效能，以及記錄運動人員的呼吸、心率等。此外，隨著智能紡織技術在運動領域的應用逐漸成熟，智能面料具有了緩解疲勞、吸濕快干、感測生理及溫度調劑等多種功能。Athos研制出可以檢測穿著者呼吸頻率、心率、肌肉活動及加速情況的智能運動衣和短褲［17］。

4智能纖維發展趨勢

智能紡織品一直走在科技變革和創新前沿，智能纖維的地位越來越高，其智能產品具有廣闊的發展前景。智能材料雖然存在智能驅動材料載荷小、輸出功率小、難以承受負荷較大作用、材料效率低、耗電、磁致伸縮材料應用范圍較窄、制作成本高、難以應用在大型機械裝備及建筑行業中等問題［10］，但各工業強國已經開展智能材料及智能產品的研發工作，智能纖維相關技術被認為是航天、深海探測及新材料等行業的關鍵技術，此外，智能纖維在紡織領域和軍事領域的應用潛力很大，其中智能紡織品的應用范圍涉及生物醫學、土木工程及安全防護等領域。目前紡織業正處在轉型升級期，智能纖維及智能紡織正在向中國2025和工業4．0方向發展，未來智能纖維將向高舒適、高智能、高功能、多功能、低成本、美觀、生態環保及產業化方向發展［11］。隨著人們生活質量的提高，智能纖維的需求也會逐漸增多，全球紡織市場的主流將是智能纖維及其紡織品。

5結束語

智能纖維即纖維狀智能材料，由于智能材料系統具有傳感功能、反饋功能、信息識別與積累功能、響應功能、自診功能、自修復能力以及自我調節能力等多種特征和智能功能，因此對智能纖維的研究開發具有很大的市場潛力。從國內外的發展現狀來看，為了紡織制造業的復蘇，各國對紡織領域核心纖維原料格外重視，發起了研發未來纖維和織物及革命性纖維的項目，特別是智能纖維、高性能纖維，智能纖維雖然存在智能驅動材料載荷小、磁致伸縮材料應用范圍較窄以及制作成本高等問題，但各國已開展智能材料及智能產品研發工作，尤其是在防護紡織品、醫療紡織品及運動健身紡織品等方面，智能纖維的相關技術被認為是各個領域的關鍵技術。未來智能纖維的發展趨勢是高舒適、高智能、高功能、多功能、低成本、美觀、生態環保和產業化。

參考文獻

［1］朱平．功能纖維及功能紡織品［M］．北京：中國紡織出版社，2016．

［2］楊麗麗．智能纖維及智能紡織品的研究與開發［J］．中國高新區，2017（5）：60－61．

［3］王艷玲，沈新元．智能纖維的研究現狀及應用前景［J］．產業用紡織品，2003，21（2）：42－45．

［4］陳花玲，羅斌，朱子才，等．4D打印－智能材料與結構增材制造技術研究進展［J］．西安交通大學學報，2018，52（2）：1－12．

作者:黃梅花 楚久英 單位:江西服裝學院