5種智能纖維的研究與開(kāi)發(fā)

[編輯:Cyx]  [發(fā)布時(shí)間:2015-06-24]  [紡織導(dǎo)報(bào)]

　　什么是智能纖維？

　　智能纖維是指能夠感知外界環(huán)境（機(jī)械、熱、化學(xué)、光、濕度、電磁等）或內(nèi)部狀態(tài)所發(fā)生的變化，并能做出響應(yīng)的纖維。近些年來(lái)，隨著納米技術(shù)、微膠囊技術(shù)、電子信息技術(shù)等在內(nèi)的一些前沿技術(shù)的發(fā)展及運(yùn)用，智能纖維的開(kāi)發(fā)得到了迅速發(fā)展，并且催生了一系列新興智能紡織品的出現(xiàn)，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(xué)者的認(rèn)可。但消極智能材料與功能材料類似，并沒(méi)有達(dá)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(duì)相變纖維、形狀記憶纖維、智能凝膠纖維、光導(dǎo)纖維和電子智能纖維等5種智能纖維進(jìn)行介紹。

　　5種智能纖維介紹

　　1相變纖維

　　相變纖維是一種結(jié)合相變材料技術(shù)與纖維制造技術(shù)開(kāi)發(fā)的，能夠自動(dòng)感知環(huán)境溫度的變化而智能調(diào)節(jié)溫度的高科技纖維產(chǎn)品。其中包含的相變物質(zhì)通過(guò)發(fā)生固－液或固－固可逆轉(zhuǎn)化可使纖維具有雙向溫度調(diào)節(jié)和適應(yīng)性：當(dāng)環(huán)境溫度高于某一閾值時(shí)，材料相變吸熱而具有制冷效果；當(dāng)環(huán)境溫度低于某一閾值時(shí)，材料相變放熱而具有保溫效果，以此來(lái)控制纖維周圍的溫度。目前市場(chǎng)上比較具有代表性的相變纖維產(chǎn)品有Outlast、Comfortemp、Thermasorb和Cool Vest等，它們可以在溫度振蕩環(huán)境中反復(fù)循環(huán)使用，并且熱循環(huán)次數(shù)普遍都達(dá)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(yīng)力、溫度等）發(fā)生塑性形變后，在特定條件刺激下能恢復(fù)初始形狀的一類纖維，其原始形狀可設(shè)計(jì)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(jīng)整理劑加工的形狀記憶功能纖維三大類。目前較為常見(jiàn)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(fù)力大的特點(diǎn)，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(dòng)感織物。

　　形狀記憶聚合物有聚氨酯、聚內(nèi)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(fā)、形變量大、質(zhì)量輕、成本低等優(yōu)良特性而被廣泛開(kāi)發(fā)。形狀記憶聚合物纖維具有眾多優(yōu)點(diǎn)，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(wěn)定性、機(jī)械性質(zhì)可調(diào)節(jié)范圍較大、應(yīng)變可達(dá)300%甚至更大等，因此其在紡織品上具有較為廣闊的應(yīng)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(fā)生體積或形態(tài)改變的凝膠纖維。根據(jù)刺激條件的不同，智能凝膠纖維主要可以分為pH響應(yīng)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(yīng)性凝膠纖維最為常見(jiàn)。智能凝膠纖維具有自適應(yīng)性、生物相容性的特點(diǎn)，近年來(lái)常被用于智能紡織品的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)中。

　　4光導(dǎo)纖維

　　光導(dǎo)纖維是一種可將光能封閉在纖維中并使其以波導(dǎo)方式進(jìn)行傳輸?shù)墓鈱W(xué)復(fù)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(yōu)異的傳輸性能，可隨時(shí)提供描述系統(tǒng)狀態(tài)的準(zhǔn)確信息。光導(dǎo)纖維直徑細(xì)、柔韌性好、易加工，同時(shí)兼具信息感知和傳輸?shù)碾p重功能，被人們公認(rèn)為首選的傳感材料，近些年來(lái)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(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)對(duì)外界環(huán)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(biāo)的監(jiān)控。

　　5電子智能纖維

　　電子智能纖維是基于電子技術(shù)，融合傳感、通訊和人工智能等高科技手段而開(kāi)發(fā)出的一類新型纖維。隨著人們需求的日益增長(zhǎng)，對(duì)電子智能纖維也提出了更高的要求，目前市場(chǎng)上的電子智能纖維主要有抗靜電纖維、導(dǎo)電纖維等，其中以導(dǎo)電纖維最具代表性。導(dǎo)電纖維是指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（20℃、相對(duì)濕度65%）下，比電阻低于107Ω·cm的纖維，其具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能，并能通過(guò)電子傳導(dǎo)和電暈放電來(lái)消除靜電，主要被用于消除靜電、吸收電磁波以及探測(cè)和傳輸電信號(hào)。
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