商業(yè)化應(yīng)用的電子智能紡織品有哪些？

　　電子智能紡織品是基于電子技術(shù)，將傳感、通訊、人工智能等高科技手段應(yīng)用于紡織技術(shù)上而開(kāi)發(fā)出的新型紡織品。電子智能紡織品的開(kāi)發(fā)始于宇航員服裝，現(xiàn)已擴(kuò)展至國(guó)防及安保系統(tǒng)、醫(yī)療保健、運(yùn)動(dòng)健康及其他消費(fèi)類(lèi)紡織品領(lǐng)域，其商業(yè)化應(yīng)用也日漸廣泛，主要包括運(yùn)動(dòng)及健康監(jiān)測(cè)、電致發(fā)光/發(fā)熱、能量收集等領(lǐng)域。

　　運(yùn)動(dòng)及健康監(jiān)測(cè)類(lèi)智能紡織品

　　可穿戴式健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)是可在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行不間斷的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。目前，各種紡織傳感器已用于監(jiān)測(cè)各種健康信號(hào)。如，著名高端內(nèi)衣品牌Victoria's Secret(維多利亞的秘密)發(fā)布了智能運(yùn)動(dòng)文胸，內(nèi)置心率帶，可監(jiān)測(cè)穿戴者的心跳；加拿大Hexoskin公司2016年推出了其稱(chēng)為“貼身數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)室”的全新智能運(yùn)動(dòng)背心，可監(jiān)測(cè)心率、呼吸、活動(dòng)強(qiáng)度等數(shù)據(jù)，能夠?yàn)橛脩籼峁w能訓(xùn)練、睡眠、日常活動(dòng)時(shí)的數(shù)據(jù)。

　　     電致發(fā)光類(lèi)智能紡織品

　　目前，商業(yè)化的電致發(fā)光紡織品主要基于發(fā)光二極管、柔性有機(jī)發(fā)光二極管、聚合物光纖和發(fā)光聚合物4種材料。

　　發(fā)光二極管(LED)具有效率高、壽命長(zhǎng)、不易破損、反應(yīng)速度快、可靠性高等傳統(tǒng)光源不可及的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)將LED嵌入到紗線中，可制成單色和彩色發(fā)光紡織紗線。

　　     柔性有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)在柔性器件方面具有天然的優(yōu)勢(shì)，是可穿戴智能設(shè)備領(lǐng)域中的重要技術(shù)。目前，三星智能手機(jī)、蘋(píng)果智能手表等中已經(jīng)采用了該技術(shù)；我國(guó)柔宇科技首條類(lèi)六代全柔性顯示屏生產(chǎn)線也在2018年6月投產(chǎn)，生產(chǎn)的全柔性顯示屏可以實(shí)現(xiàn)彎曲、折疊、卷曲，且卷曲半徑小，廣泛應(yīng)用于智能穿戴、手機(jī)、平板電腦等產(chǎn)品以及智能交通、運(yùn)動(dòng)時(shí)尚、建筑裝飾、機(jī)器人、辦公教育等各行各業(yè)。

　　     聚合物光纖(POF)由高透明聚合物材料制成，可應(yīng)用在智能發(fā)光服裝中。

　　     發(fā)光聚合物在智能服裝中的應(yīng)用還處于研發(fā)階段。如CSEM(瑞士電子與微技術(shù)中心)的研究人員與精密織物供應(yīng)商Sefar聯(lián)合設(shè)計(jì)了一種采用發(fā)光聚合物的織物電極，這種柔性且透明的織物電極能以低成本卷對(duì)卷(R2R)工藝進(jìn)行生產(chǎn)，織物基底中的金屬絲具有高導(dǎo)電率，能夠確保電極在較長(zhǎng)距離仍具有高導(dǎo)電性。

　　     電致發(fā)熱類(lèi)智能紡織品

　　目前商業(yè)化應(yīng)用的紡織加熱系統(tǒng)主要有金屬絲及金屬涂層纖維加熱系統(tǒng)、添加導(dǎo)電填料的纖維加熱系統(tǒng)、導(dǎo)電聚合物纖維加熱系統(tǒng)和碳纖維加熱系統(tǒng)。

　　發(fā)熱服裝在市場(chǎng)上的應(yīng)用較為廣泛。如，Ardica發(fā)熱夾克使用鋰離子電池為導(dǎo)電纖維供電加熱，能保持穿戴者溫暖3～8 h；warmX發(fā)熱內(nèi)衣采用銀纖維加熱系統(tǒng)，鋰離子充電電池可供使用2.5～5.5 h；此外，美國(guó)Columbia(哥倫比亞)的發(fā)熱外衣、Venture的發(fā)熱外套及加熱肩部治療墊等產(chǎn)品也采用不同種類(lèi)的導(dǎo)電纖維發(fā)熱。這些產(chǎn)品的共同特點(diǎn)是都裝配有加熱墊、自動(dòng)30 min安全計(jì)時(shí)器和個(gè)性化溫度控制器。

　　能量收集類(lèi)智能紡織品

　　智能紡織品的能量收集主要有光伏能量收集、壓電能量收集和摩擦能量收集等3種方式。

　　目前商業(yè)化的柔性太陽(yáng)能電池光伏能量收集產(chǎn)品包括Eclipse Solar Gear的太陽(yáng)能背包、Tommy Hilfiger的太陽(yáng)能外套等。

　　     Piezo Films Kureha開(kāi)創(chuàng)了第一個(gè)壓電薄膜的商業(yè)化應(yīng)用，其開(kāi)發(fā)的KF Piezo利用一種獨(dú)特的結(jié)晶聚偏氟乙烯(KF聚合物)，具有卓越的壓電性能。此外，賓夕法尼亞州卡內(nèi)基梅隆大學(xué)發(fā)明了壓電能量收集鞋墊Solepower，該可拆開(kāi)鞋墊內(nèi)部有一個(gè)壓電能量收集系統(tǒng)，允許電力儲(chǔ)存在鞋外的電池組中，鞋墊步行1 h的電量可提供手機(jī)充電2.5 h。

　　     智能紡織品的摩擦能量收集還處于研發(fā)階段。韓國(guó)Sungkyunkwan大學(xué)的研究人員已經(jīng)展示了一種具有高發(fā)電性能的柔性摩擦納米發(fā)電機(jī)(WTNG)。其將聚二甲基硅氧烷(PDMS)建基于氧化鋅(ZnO)納米棒和銀涂層的織物上，在互相摩擦?xí)r產(chǎn)生摩擦能量。