5種智能纖維的研究與開發

[編輯:Cyx]  [發布時間:2015-06-24]  [紡織導報]

　　什么是智能纖維？

　　智能纖維是指能夠感知外界環境（機械、熱、化學、光、濕度、電磁等）或內部狀態所發生的變化，并能做出響應的纖維。近些年來，隨著納米技術、微膠囊技術、電子信息技術等在內的一些前沿技術的發展及運用，智能纖維的開發得到了迅速發展，并且催生了一系列新興智能紡織品的出現，從而滿足了人們的某些特定需求。

　　R.E.Neunham將智能材料分為消極、積極和高極等3類，得到了眾多學者的認可。但消極智能材料與功能材料類似，并沒有達到真正的智能，因此本文所述的智能纖維及其紡織品主要是后兩類，著重對相變纖維、形狀記憶纖維、智能凝膠纖維、光導纖維和電子智能纖維等5種智能纖維進行介紹。

　　5種智能纖維介紹

　　1相變纖維

　　相變纖維是一種結合相變材料技術與纖維制造技術開發的，能夠自動感知環境溫度的變化而智能調節溫度的高科技纖維產品。其中包含的相變物質通過發生固－液或固－固可逆轉化可使纖維具有雙向溫度調節和適應性：當環境溫度高于某一閾值時，材料相變吸熱而具有制冷效果；當環境溫度低于某一閾值時，材料相變放熱而具有保溫效果，以此來控制纖維周圍的溫度。目前市場上比較具有代表性的相變纖維產品有Outlast、Comfortemp、Thermasorb和Cool Vest等，它們可以在溫度振蕩環境中反復循環使用，并且熱循環次數普遍都達到1000次以上。

　　2形狀記憶纖維

　　形狀記憶纖維是指在一定條件下（應力、溫度等）發生塑性形變后，在特定條件刺激下能恢復初始形狀的一類纖維，其原始形狀可設計成直線、波浪、螺旋或其它形狀。主要有形狀記憶合金纖維、形狀記憶聚合物纖維和經整理劑加工的形狀記憶功能纖維三大類。目前較為常見的形狀記憶合金有TiNi系合金、Cu基合金和Fe基合金。形狀記憶合金纖維具有手感硬、回復力大的特點，可被用作紗芯與其它各種纖維紡出具有形狀記憶效果的花式紗，并織成動感織物。

　　形狀記憶聚合物有聚氨酯、聚內酯、含氟高聚物和聚降冰片烯等多種品種，其中形狀記憶聚氨酯由于具有易激發、形變量大、質量輕、成本低等優良特性而被廣泛開發。形狀記憶聚合物纖維具有眾多優點，如手感較形狀記憶合金纖維柔軟、易成形且具有較好的形狀穩定性、機械性質可調節范圍較大、應變可達300%甚至更大等，因此其在紡織品上具有較為廣闊的應用前景。

　　3智能凝膠纖維

　　智能凝膠纖維是指能隨外界刺激（溫度、pH值、光、壓力、電等）發生體積或形態改變的凝膠纖維。根據刺激條件的不同，智能凝膠纖維主要可以分為pH響應性凝膠纖維、溫敏纖維、光敏纖維和電敏纖維等，其中以pH響應性凝膠纖維最為常見。智能凝膠纖維具有自適應性、生物相容性的特點，近年來常被用于智能紡織品的開發設計中。

　　4光導纖維

　　光導纖維是一種可將光能封閉在纖維中并使其以波導方式進行傳輸的光學復合纖維，亦稱為智能光纖，由纖芯和包層兩部分組成。它具有優異的傳輸性能，可隨時提供描述系統狀態的準確信息。光導纖維直徑細、柔韌性好、易加工，同時兼具信息感知和傳輸的雙重功能，被人們公認為首選的傳感材料，近些年來被廣泛用于制作各類傳感器，在智能服裝、安全性服裝等新型服裝中屢有應用，以實現對外界環境的溫度、壓力、位移等狀況以及人體的體溫、心跳、血壓、呼吸等生理指標的監控。

　　5電子智能纖維

　　電子智能纖維是基于電子技術，融合傳感、通訊和人工智能等高科技手段而開發出的一類新型纖維。隨著人們需求的日益增長，對電子智能纖維也提出了更高的要求，目前市場上的電子智能纖維主要有抗靜電纖維、導電纖維等，其中以導電纖維最具代表性。導電纖維是指在標準狀態（20℃、相對濕度65%）下，比電阻低于107Ω·cm的纖維，其具有優良的導電性能，并能通過電子傳導和電暈放電來消除靜電，主要被用于消除靜電、吸收電磁波以及探測和傳輸電信號。
　　5種智能纖維的研究與開發