智能纤维与智能纺织品概述

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1、万方数据棉纺织技术CottonTextileTechnology第37卷第6期2009年6月智畿纤维与智能纺织品概述1智能纺织品定义和分类智能纺织品是从纺织纤维类消费中派生出的新型纺织品，这类纺织品可以对外界条件作出感应和反应，同时还保留着纺织材料、纺织品的风格和技术特征。智能纺织品比一般机织物和针织物具备更多的功能性，而且大多数智能纺织品的命名是与其某种功能相关的。智能纺织品定义为能对环境或来自机械、热量、化学品、电子器件和磁场刺激作出感应或反应的纺织品。智能纺织品通常由传感器、驱动单元和控制单元i部分组成。根据功能性的不同，可将智能纺织品划分为三类

2、：第一类为消极智能纺织品。这是智能纺织品的第一代产品，仅能对环境条件下的变化或刺激作出感应。第二类为积极智能纺织品。这是智能纺织品的第二代产品，兼具感应和驱动功能。驱动功能完成动作时要依赖于直接检测到的信号或来自于中央控制单元。积极智能纺织品有形状记忆、变色、防水透气(亲水／不透气)、蓄热、调温、吸湿、电加热织物。第三类为高级智能纺织品。这是非常智．能化的第三代产品。可以感应、驱动、自动对环境或刺激采取行动。高级智能纺织品由几个单元组成，它像一个链子一样工作，有知觉、有推理、还有执行。随着材料科学、机械力学、感应和执行技术、先进的生产工艺、通讯技术、仿

3、真技术、生物技术等其他分支科学技术的发展，高级智能纺织品的生产已成为一个现实。2智能纤维及材料在智能纺织品上的应用2．1形状记忆材料2．1．1形状记忆材料的种类及原理现有两种形状记忆材料。第一种材料是在两种或多种温度条件下稳定。当达到转变温度后，不同的温度状态下有不同的形状。这项技术由香港防护服代理机构首创。第二种是电活性聚合物。这类材料可对电刺激产生反应并变形。在过去的10年中，电活性聚合物的研究已取得很大进展，用于生产尺寸和形状有很大变化或在很宽应用范嗣内受刺激产生力的变化的纺织品。同许多传统的刺激系统相比，许多种电活性聚合物也能提供感应功能。形状

4、记忆合金，比如镍钛合金，早已用于对热源变化进行反应。形状记忆合金材料，在被激发的温度之上或之下会具有不同的性能。低于这个温度，合金很容易发生变形。在这个激发温度，合金会产生一个作用力促使其回到预先设定的形状从而变得更坚硬。通过改变镍和钛在合金中的比例可以选择这个激发温度。铜锌合金，有两种方式进行激发，因而可根据多变的天气条件进行可逆变化，以对人体进行必要的保护。它们也会对来自于人体活动而导致的温度变化作出反应。形状记忆聚合物的作用效果等同于镍钛合金，但是作为聚合物，它们与纺织品之间有更好的潜在的兼容性。首先，形状记忆聚合物由法国CdF化纤公司开发，玻璃

5、化温度为35℃一40oC；而后，相继开发出了基于苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚环氧乙烷、聚氨基甲酸酯、聚已内酰胺混合物的各种形状记忆聚合物，其玻璃化温度达到46℃一125℃，应用范同更广。电活性聚合物由高功能性聚合物组成，最著名的一种电活性聚合物是“Gelrobots”，它由二丙烯酰胺二甲基丙烷磺酸组成，用于替代肌肉和腱。2．1．2形状记·亿材料在智能纺织品中的应用在服装应用方面，触发形状记忆效果的适宜的温度是最接近人体的温度。事实上，形状记忆合金常用于春季。春季气温处于激发温度之下，但是有可能超越这个温度。形状记忆合金可以与服装进行复合，也

6、可以复合在层间缝隙中，通过激发大体上可使其上升到激发温度之上。所以，形状记忆合金可以增强服装对外部热源的防护功能。聚氨基甲酸酯薄膜可在两层面料问进行复合，当面料外层的温度下降到足够低时，聚氨基甲酸酯薄膜即会发生反应，使面料间的空气间隙变得更宽。在寒冷的季节，如果面料层问的空气间隙加宽，那么薄膜会产生一个不平整的变形，这个万方数据第37卷第6期2009年6月棉纺织技术CottonTextileTechnology变形必须足够强，以抵抗面料的重量和穿着者运动产生的作用力。如果面料外层的空气随后变温暖，那这个变形则必须是可逆的。一些积极智能纤维包含有导电材料

7、，相变材料、石墨粒子都能导电。在这种方式下，纤维的电阻随着纤维由于体积变化而产生温度的变化而变化。随着材料的变暧，在石墨粒子间导电性能会加强或减弱。这些材料能自动调节电的开或关，以保持温度的稳定。2．2变色材料变色材料是能随外界环境的变化而可逆改变颜色的变色智能纺织品。也被称为变色纤维。是一种可根据外部刺激辐射颜色、擦除颜色或仅仅是改变颜色的物质。“Chromic”这个词就意味着是变色的后缀。比如Photochromic是指外部刺激是光的光敏变色材料，Thermochromic是指外部刺激是热的热敏变色材料，Electrochromic是指外部刺激是电

8、的电敏变色材料。Piezorochromic是指外部刺激是压力的力敏变色材料，Solvatec