智能面料旨在增强衣服的“智能”，将它们从单纯的保护层提升到人体的延伸。智能织物最初起源于军事和航空航天研究，现已稳步应用于各个领域，包括医疗保健、体育和时尚。随着包括耐克、拉尔夫·劳伦、安德玛和李维斯在内的运动时尚巨头对智能纺织品产生兴趣，该行业的价值预计到2025年将达到90亿美元。

智能织物与电子织物：有区别吗？

虽然“智能”和“电子”织物这两个术语经常互换使用，但它们指的是不同类型的材料。电子织物配有电路或传感器，使它们能够检测或传输数据。相比之下，智能织物是一种能够在有或没有电子设备的情况下检测和响应外部刺激的材料。智能织物可以由电子传感器和导电或不导电的纤维构成，使它们能够对环境或生理变化做出反应。事实上，非电子智能织物更受欢迎，因为它们提供了增强的耐洗性、耐磨性和更长的寿命的额外优势。

为什么智能织物被建造来模仿生活？

地球上极其复杂的生命形式已经进化了数百万年来执行特定的功能。仿生纺织品旨在使用合成纤维或生物材料再现这些生物组织的功能和智能。这个概念对纺织业来说并不陌生。1955年，瑞士工程师乔治·德·梅斯特拉尔在一次狩猎旅行中发现衣服上粘有毛刺，于是受到启发，发明了Velcro魔术贴。

借助于织物工程的进步，已经合成了大量仿生智能织物。在这里，我们强调了这一领域中最有前途的四种材料。

模仿人类骨骼的织物

人骨比混凝土和钢铁等众所周知的坚固材料要坚固得多。这是骨膜的结果——一个包围人体骨骼并赋予骨骼力量的组织网络。

New South Wales大学的科学家已经成功设计出一种模仿这种软组织弹性和耐用性的织物。首席研究员Melissa Knothe Tate解释了为什么骨膜是模仿的理想候选物：“该组织包含一种具有机械活性的结构蛋白(胶原蛋白和弹性蛋白)，具有对机械刺激做出反应的能力。因此，它们自然表现出智能特性，变得坚硬，并在冲击载荷下赋予涡轮强度。”

研究人员正在通过模仿人类骨骼来创造智能织物

开发这种精巧的织物需要复杂的跨学科工程过程。“高分辨率显微镜被用来破译自然的纺织品图案，然后用计算机算法复制，”Tate解释说。

然而，由于胶原蛋白和弹性蛋白太小，无法在织机上编织，研究小组不得不开发模仿这些天然蛋白质属性的弹性和丝绸纤维。在成功的概念验证之后，研究团队现在正致力于将这些织物应用到服装、医疗设备和安全带等安全产品中。

促进伤口愈合的织物

虽然基本的伤口敷料保护受伤表面免受污染，但它们对愈合过程并不十分有益。在某些情况下，敷料织物中使用的材料会在该部位造成额外的创伤。因此，对模拟皮肤伤口愈合能力的织物的研究正稳步受到欢迎。

MedRite紧急护理的患者关系和参与经理Samantha Burke回忆起她在亚利桑那州烧伤中心使用具有仿生功能的纺织品的工作。“用于敷料的医用纺织品总是利用结构灵活的纤维，使它们能够模仿人体组织的机械行为，”她说。"然而，这些年来这些织物已经有了很大的改进."

智能伤口敷料旨在模拟人体的自然伤口愈合过程，包括增强局部血液循环，增加氧气灌注，以及促进免疫细胞活性的温暖温度条件。“静电纺丝——一种利用静电力编织生物相容性聚合物的纺丝技术——使我们能够改造人体组织，这是智能纺织品研究的一个重大进步，”Burke说。

还探索了一种自下而上的方法，利用发育生物学合成智能伤口敷料。例如，法国国家医学和健康研究所的研究人员利用实验室培养的细胞合成了由细胞蛋白质基质组成的纱线。

用人体皮肤细胞制成的纱线编织

有“大脑”的面料

在过去十年中，传感技术的快速发展彻底改变了医疗保健行业，催生了一系列内置传感器的可穿戴设备。这些传感器已经在智能服装中找到了应用，使织物能够模仿人体并对外部刺激做出反应。荷兰时装设计师兼技术专家Anouk Wipprecht解释说:“我们的目标是利用计算机系统来增强人体的力量。这些传感器是用导线缝进去的，或者是3D打印在纺织品上的，充当着服装的‘大脑’。例如，我创造了一种“突触服装”，它带有模仿人类神经系统的传感器。他们可以通过测量脑电图、呼吸频率和心血管成分来追踪佩戴者的压力水平。”

触摸敏感织物

士兵纳米技术研究所的研究人员开发了模仿人类皮肤触觉的织物。这些压电织物使用振动敏感纤维和人造皮肤触觉传感器设计，可以将机械能转化为电能。当外部物体遇到衣服时，纤维会振动，使传感器能够检测到物体的特征。

为了探索这些智能织物是否可以为宇航员提供太空触觉，样品已经被送往国际空间站。“时尚界也有很多关于制造轰动效应的面料的讨论，”Wipprecht补充道。“未来，它们可以用来帮助盲人导航，甚至创造新的身体感觉。”

克服舒适度障碍

尽管智能面料有很多好处，但将其开发成可用的纺织品或服装仍然具有挑战性。“关键的挑战是让电子产品变得舒适，”Wipprecht说。“至少目前，电子产品仍然体积庞大，不可清洗。锋利的金属和金属丝也可能在运动或试穿时伤害穿着者。”

虽然非电子智能织物确实克服了这些挑战，但它们的制造仍然昂贵，除非大规模商业生产。为了真正实现智能面料提供的优势，纺织行业必须与技术专家和研究人员合作，以绕过这些障碍。

来源：aatcc、NTMT纺织新材料

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