（1）智能導電纖維連續(xù)化構(gòu)筑及微結(jié)構(gòu)調(diào)控
智能導電纖維具有柔軟、輕便、可編織等優(yōu)點，打破了剛性電子器件的限制，然而，智能導電纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜，其微結(jié)構(gòu)難以調(diào)控及連續(xù)化制備，限制了智能導電纖維產(chǎn)業(yè)化應用。智能電子紡織品科研團隊2012年提出將石墨烯引入到紡織新材料的研究思路，提出“堿脫氧弱還原”和自由基接枝改性的高效分散方案，制備了石墨烯/再生纖維素復合纖維。針對傳統(tǒng)紡絲方法難以制備多元結(jié)構(gòu)纖維的問題，提出了微流控與濕法紡絲相結(jié)合的創(chuàng)新思路，構(gòu)建了可圖案化紡絲通道的微流控連續(xù)化紡絲體系（圖1，Carbon 2019, 152，106-113），揭示了微通道結(jié)構(gòu)設計對纖維非對稱結(jié)構(gòu)的影響機制，紡制了結(jié)構(gòu)豐富、多元化的功能纖維，微流控纖維在200%伸長率下GF值達450，實現(xiàn)了智能導電纖維連續(xù)化構(gòu)筑。微流控紡絲對智能導電纖維連續(xù)化構(gòu)筑及微結(jié)構(gòu)調(diào)控具有廣泛的適用性，為智能電子紡織品制備加工提供重要的技術支撐和理論指導。
圖1. 微流控紡絲凝固成纖的演化規(guī)律（a）微流控纖維結(jié)構(gòu)調(diào)控，（b）微流控芯片及微流體，（c）不同結(jié)構(gòu)纖維力學性能。
（2）智能電子紡織品結(jié)構(gòu)設計與傳感構(gòu)效關系
圖2. 應變不靈敏性能的仿生結(jié)構(gòu)高彈性導電纖維（a）制備工藝示意圖，（b）SEM圖，（c）外力場作用下電阻變化，（d）與常規(guī)導電纖維電阻響應對比。
（3）運動與健康多模態(tài)智能電子紡織品應用探索
圖3. 雙感知電子織物（a）包纏紗結(jié)構(gòu)拉力傳感器和電極織物制備，（b）跆拳道應用示意圖，（c）雙感知電子織物示意圖，（d）拉伸-電阻變化曲線，（e）壓力-電容變化曲線。
（1）超拉伸應變不靈敏型導電纖維
圖4 可逆性液態(tài)金屬電子織物的制備及應用
（2）電阻式智能壓感電子織物
在山東省重大科技創(chuàng)新工程等項目資助下，通過“全紡織基”柔性傳感結(jié)構(gòu)構(gòu)筑，自主研發(fā)了柔性紡織基多功能傳感器件（圖5，一種壓力感知智能織物及其制備方法和應用ZL 202011220793.X）。該技術首次提出了“全紡織基”柔性傳感陣列新結(jié)構(gòu)概念，實現(xiàn)了壓阻式傳感陣列的超大面積織物力學（壓力、拉力）傳感，并進一步通過織物組織結(jié)構(gòu)與紡織面料優(yōu)化設計賦予傳感器件良好柔軟、透氣、導濕等功能特點。該項產(chǎn)品技術整體水平達國際先進，壓力感知范圍可達100kg，響應時間低于50ms，可廣泛應用于智能醫(yī)療床墊、力感知服裝及鞋墊等系列高端紡織產(chǎn)品。相關產(chǎn)品可服務于各類人群，其中智能醫(yī)療床墊可為監(jiān)測人體睡眠狀態(tài)，給予人體睡眠姿態(tài)調(diào)整建議，提升人們睡眠質(zhì)量；力感知服裝及鞋墊可滿足運動員健身愛好者的步態(tài)或腳步受力分析，為其運動狀態(tài)及運動能力的提升提供可靠建議。相關技術與產(chǎn)品可廣泛應用于智能坐墊、智能床墊等智能家居及交通駕駛等應用場景，為人們的休息、睡眠及工作狀態(tài)等提供合理的分析與評價監(jiān)測。
圖5 全紡織基壓力傳感陣列柔性器件
（3）多模態(tài)感知智能壓力織物
圖6. 三維織物基傳感器的預警系統(tǒng)
挑戰(zhàn)與機遇
對于深耕智能紡織品交叉學科領域的高校科研人員，在科研和成果轉(zhuǎn)化工作中面臨還面臨諸多問題：一是消費者對智能紡織品的認知度和接受度不高，當前智能紡織品市場還處于初級起步階段，雖然經(jīng)歷了科技冬奧、谷歌華為等行業(yè)巨頭的產(chǎn)品概念宣傳，但在廣大消費者群體中還未形成廣泛的消費意識；二是多學科交叉融合問題，智能紡織品研究是一個非常復雜的系統(tǒng)工程，是由紡織、材料、電子甚至計算機、軟件編程等學科交叉融合而成，但目前成熟的產(chǎn)品技術推廣與創(chuàng)制依然面臨著缺乏多學科融合、交流合作的問題；三是從樣品到商品仍存在壁壘。高校實驗室制備的往往僅能達到樣品層級，而企業(yè)往往對“樣品”信心不足，高校確沒有“產(chǎn)品”的生產(chǎn)能力，因此“樣品-產(chǎn)品-商品”成果轉(zhuǎn)化的必由之路不是很通暢。對于智能電子紡織品更是需要多學科團隊的聯(lián)合攻關以實現(xiàn)“產(chǎn)品”落地，讓更多的企業(yè)接受“產(chǎn)品”，從而真正實現(xiàn)“商品”突破。
《指導意見》中明確提到了“加大智能紡織品開發(fā)推廣”，為智能紡織品科研高校和企業(yè)指明了方向，其中“開發(fā)推廣體育運動、醫(yī)療健康、安全防護用智能可穿戴產(chǎn)品，拓展智能紡織品應用領域”也指明了研究課題。當下國家相關部門也逐步關注到了智能紡織品在體育運動、醫(yī)療健康、安全防護方面的應用前景與優(yōu)勢，結(jié)合我國老齡化速度加快的社會熱點問題及主動健康醫(yī)療等“健康中國”戰(zhàn)略，智能紡織品未來在上述相關領域?qū)⒋笥锌蔀椤?
最后，《指導意見》中提到了五個方面的保障措施：成果轉(zhuǎn)化政策支持、產(chǎn)業(yè)用紡織品公共服務平臺建設、人才隊伍建設、跨行業(yè)交流、行業(yè)協(xié)會協(xié)調(diào)推動。這幾方面的保障對高校科研工作者意義重大，一系列的保障措施保證了科研工作者們能更好地開展科技創(chuàng)新、促進行業(yè)發(fā)展、服務國家社會。
END
資 料
來 源
中國產(chǎn)業(yè)用紡織品行業(yè)協(xié)會
整編：徐瑤
文章來源：長垣市職業(yè)裝產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心
