智能纤维及其在纺织中的应用
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28智能纤维及其在纺织中的应用周佩佩（浙江省纺织测试研究院 浙江杭州 310018）摘要：本文主要介绍了几种智能纤维及其在纺织中的应用。
首先重点介绍了光敏变色纤维、热敏变色纤维、蓄热调温纤维和形状记忆纤维的开发现状，其次对智能纤维在纺织中的应用做了简单的介绍综述。
关键词：智能纤维；光敏变色；热敏变色；蓄热调温；智能服装中图分类号：TB381文献标识码：A doi:10.3969/j.issn.1673-0968.2016.05.009智能这一概念是从生物体所发展出来的，其狭义的概念就单指的是高等动物的思维活动以及思维能力；而广义上的则是指所有生命体所具备的对外界刺激的反应能力[1]。
在1989年时，高木俊宜在材料物性与功能之中融入了信息科学的内容，并首次提出了智能材料（inte llig e nt m a te ria ls）的概念。
所谓智能材料就是可以感知环境并作出响应，具备有发现功能。
即随着外部条件的变化，而进行相应动作的高分子[2]。
智能材料从三维到零维都有着独特的结构，三维上是块状微球状，二维上是薄膜状，一维上是纤维状，零维上是纳米粒子状。
纤维状智能材料也即是智能纤维（sm a rt fib e r），指的是能够对外部环境或者是内部状态与刺激进行感知，并作出反应的纤维[3]。
智能纺织品是指利用智能纤维作为原料，通过纺纱、织造最后获得的纺织品，或者是将其他的智能材料与纺织品进行复合最后得到的具有智能性的纺织品。
近年来，智能纤维正日益受到世界各国的重视，一部分的专家也将智能纺织品堪称是纺织服装工业的未来。
同时，纳米技术、仿生技术、电子信息技术等前沿科技的发展也为智能纤维的研发提供了更多的发展空间。
1 智能纤维的主要种类目前，智能纤维的研究技术已经比较成熟，智能纤维的种类也较多，本文主要介绍光敏变色纤维、热敏变色纤维、蓄热调温纤维和形状记忆纤维。
1.1光敏变色纤维光敏变色（p ho to c hro m ism）是指某些物质处于不同波长光的照射之下出现可逆的颜色变化的现象。
M a rc kw a ld在1899年首次发现了某些固体和液体化合物拥有光敏变色的性能，光敏变色现象自此受到了各领域研究者的重视。
光敏变色现象在纤维领域之中的应用最早开始与1970年，在越南战争之中，光敏变色化合物首次被美国运用在士兵的服装中，开发出了可以改变颜色的作战服，作为军事伪装的一个手段。
光敏变色纤维是通过在纤维中引入光敏变色物质而制得。
光敏变色纤维可通过物理方法或化学方法来制备。
物理方法主要包括共混、复合纺丝和纤维浸渍涂覆等方法。
日本帝人公司开发的光敏变色复合纤维就是通过复合纺丝方法制备的[4]。
Le e-Jo ng等用光敏变色染料对聚酰胺纤维进行染色。
实验结果表明，聚酰胺纤维在进行染色之后就具备了光敏变色的能力。
美国的C le m so n大学和G e o rg ia理工学院等多家高校在光纤之中掺入了变色燃料或者是对光纤的表面涂层材料进行改变，让纤维的颜色可以进行自动控制。
美国军方的研究人员认为将光纤和变色染料进行结合，能够实现服装颜色的自动改变。
化学方法主要是通过接枝共聚的方法对纤维原料改性或成型纤维改性来制备光敏变色纤维。
如将光敏变色染料单体接枝到羟甲基甲壳素上，得到了具有水溶性的光敏变色衍生物。
So n Yo ung-A 等[5]将染料Ⅱ与三聚氯氰反应合成的活性染料Ⅴ和聚酰胺纤维反应得到了光敏变色聚酰胺纤维。
1.2 热敏变色纤维热敏变色纤维的颜色能随着温度的变化而发生可逆的变化，是通过在纤维中引入热敏变色物质而制得的。
热敏变色纤维可通过共混、复合纺丝、表面涂覆的方法制备。
共混是将热敏变色材料直接加29入到纺丝液中直接纺丝。
复合纺丝通常得到的热敏变色纤维具有皮芯结构，普通纤维为皮层，热敏变色材料为芯层。
涂覆是指先把热敏变色材料分散在溶液中，然后再涂覆在纤维表面得到热敏变色纤维。
1.3 蓄热调温纤维蓄热调温纤维是指一种具有双向温度调节（温度升高时纤维起到冷却作用，温度降低时纤维起到加热作用）作用的智能纤维。
蓄热调温纤维可通过浸渍、复合纺丝、微胶囊法来制备。
早期的蓄热调温纤维的制备主要包括两个步骤：先制成中空纤维，然后将其浸渍在PC M 溶液中，使纤维中空部分充满PC M ，干燥后再利用特殊技术将纤维两端封闭。
Ha nse n [6]将C O 2气体溶解在溶剂中，通过浸渍填充到中空纤维内部，再利用特殊技术将纤维两端封闭制得调温纤维。
Vig o等人将中空纤维浸渍于低分子量的PEG溶液中，得到了相变温度在-40-60℃的蓄热调温纤维。
但由于低分子量PEG具有水溶性，该纤维耐用性很差。
他们又将分子量为500-8000的聚乙二醇和DM DHEU（二羟甲基二羟基乙二脲）等一起加入，使纤维与PEG 发生交联而不溶于水，纤维的蓄热性更持久。
张兴祥等人[7]研制出了以聚丙烯为皮层，以正十九烷和正二十烷为PC M 与聚乙烯混合制成的切粒为芯层的蓄热调温纤维。
张兴祥等人将一定比例的聚丙烯腈-偏氯乙烯和正十八烷微胶囊共聚物混合，采用溶液纺丝法制成了蓄热调温的腈氯纶纤维[8]。
采用熔体纺丝法，张兴祥等人制备出了正十八烷微胶囊的蓄热调温纤维[9]。
陈长中等人通过静电纺丝方法，以PEG作为相变材料，以C A 作为载体基质，制备出了PEG /C A 蓄热调温超细纤维[10]。
1.4 形状记忆纤维形状记忆纤维是指纤维第一次成型时，能记忆外界赋予的初始形状（初始形状可设计成直线、螺旋、波浪或其它形状），定型后的纤维可以任意发生形变，并在较低的温度下将此形变固定下来(二次成型)或者是在外力的强迫下将此变形固定下来。
当给于变形的纤维一定的压力、温度（水洗或加热）等外部刺激条件时，形状记忆纤维可回复到原始形状，也就是说最终的产品具有对纤维最初形状记忆的功能。
形状记忆纤维主要有：形状记忆合金纤维、形状记忆聚合物纤维和功能整理剂整理的形状记忆纤维。
目前形状记忆合金纤维中比较常见的有镍钛合金纤维、钴基合金、铁基合金。
常见的形状记忆聚合物有聚氨酯、含氟高聚物、聚内酯等。
形状记忆聚合物纤维相比形状记忆合金纤维手感更柔软、形变量大、质量轻、易成形、稳定性好、机械性能可调等优点，因此其在纺织品上的应用具有较为广泛的前景。
1.5 其它智能纤维除了光敏变色纤维、热敏变色纤维、蓄热调温纤维、形状记忆纤维外，人们还开发出了许多其它的智能纤维，如电子智能纤维、光导纤维、智能凝胶纤维、智能抗菌纤维等。
这些纤维的功能丰富，也可通过物理或化学的方法制备。
其应用前景广泛。
2 智能纤维在纺织中的应用智能纤维在纺织中的应用主要集中在开发智能面料、智能服装，以满足消费者的特殊需求。
目前，由智能纤维开发出来的智能面料、智能服装主要应用在休闲娱乐、军工和医护等领域。
2.1 休闲娱乐用智能服装智能纤维的功能给于了其一定的休闲娱乐性，因此其可被用来制作休闲娱乐类服装。
比如意大利C o rp o No ve公司将形状记忆纤维加入衬衫面料中，研制出了“懒汉衬衫”，此衬衫可以感知温度变化，并随温度变化来调节袖子长短。
日本的美津浓和东洋纺公司用蓄热调温纤维开发出了Bre a th-the rm o织物，该织物被广泛用在体操服、登山服、滑雪服中。
2.2 军工用智能服装军工用智能服装包括智能变色服装、电子智能服装。
智能变色服装可根据光线调节颜色，从而实现作战服装的伪装功能。
电子智能服装可实时监控士兵的一系列生理特征（包括心跳、体温、血压、呼吸等），也可对外界环境（包括有毒的气体、生物化学物质、电磁能等）进行监控，并可在异常时发出警报，从而使作战服装信息化，提高单兵作战能力。
2.3 医护用智能服装30智能纤维不仅具有健康、舒适、防护等特异功能，还具有探测、存储、传递人体信息的功能。
用智能纤维制作的智能服装可以在穿着过程中检测人体的生理特征（包括心跳、体温、血压、呼吸等）并传递给医生，从而实现医生对患者的实时监控。
如芬兰摩公司开发的Re im a智能服装，可在严寒的环境中监测穿着者的身体状况，并可发出自救信号[11]。
智能纤维具有智能性、功能性，具有非常大的应用潜力，随着科技的发展和技术的进步，对智能纤维的研究开发和应用一定会有更大的进步。
参考文献：[1]贺昌城, 顾振亚. 关于智能材料概念的探讨[J]. 天津工业 大学学报，2001;(05).[2]张光磊,杜彦良. 智能材料与结构系统[M]. 北京：北京大 学出版社，2010.[3] Tao XM. Smart bres, Babrics and Clothing, Fundamentaland Application[M]. Woodhead Publisthing Limited, 2001. [4]万震，王炜，谢均.光敏变色材料及其在纺织品上的应用[J]. 针织工业，2003;(6):87-89.[5] Son Y-A. Park Y-M. Park S-Y. et al. Exhaustion studies ofspiroxazine dye having reactive anchoron polyamide bers and its photochromic properties[J]. Dyes and Pigments2007;(73):76-80.[6]HANSEN R H. Temperature-adaptable fabrics: US 360759[P].1971-09-21.[7]Zhang X X, Wang X C, Zhang H, et al. Effect of Phase ChangeMaterial Content on Properties of Heat-storage and Thermo-regulated Fibers and Nonwoven[J]. Indian Journal of Fiber Textile Research, 2003;28(3):265-269.[8]张兴祥,王学晨,牛建津,等. 蓄热调温纤维的纺制及其 性能研究[J]. 天津工业大学学报，2005;24(2):1-5.[9] Zhang X X, Wang X C, Tao X M, et al. Energy StoragePolymer/MicroPCMs Blended Chips and Thermo-regulated Fibers[J]. Journal of Materials Science, 2005;40(14):3729-3734.[10]陈长中，王林格，黄勇. 纤维素基储能调温超细纤维的 制备[J]. 高分子通报，2010;(7):62-71.[11] Zhang Xingxiang, Tao Xiaoming. Smart textiles(2):activesmart[J].Textile Asia,2001;(7):45-49.能管理水平和职业素养，修改制定教学计划和教学大纲，建立与培训需求相一致的教育管理体系和质量监控标准，保证优良的实训教育质量。
