开栏语：智能纺织品市场正逐渐成为全球经济增长的新引擎，市场调研公司ReportLinker预测，全球智能纺织品市场预计将从2021年的25.2亿美元增长到2026年的93亿美元，复合年增长率为28.7%。未来十年内，在物联网时代，智能纺织品很可能会与人工智能、人机界面和云技术一起改变人类生活。本刊特设智能纺织品新进展专栏，以期通过全面的介绍，让读者对智能纺织品有更深入的了解。

根据功能不同，智能纺织材料及制品可分为形状记忆纺织品、变色纺织品、温度调控纺织品、防水透气纺织品、电子信息纺织品等类型（图1）。

图 1　智能纺织品主要类型

形状记忆纺织品

形状记忆型纺织品是指织物在受到外界刺激（如温度、湿度、光、磁场、pH值）后，能改变织物的形状、大小或内部结构，但在特定条件下又能恢复原状的纺织品，包括形状记忆合金纺织品、形状记忆聚合物纺织品和形状记忆水凝胶纺织品。形状记忆合金纺织品是指织物经热刺激后可在多种不同晶体结构之间转换，使织物发生变化的金属合金，如金镉合金、镍钛合金、铜铝镍合金、铝锌合金等；形状记忆聚合物纺织品是通过永久性的物理或化学交联方法植入可移动基质形成的聚合物，该基质能储存机械变形能，织物受外界刺激后可恢复变形；形状记忆水凝胶纺织品通过水凝胶实现形状记忆，水凝胶在水中会膨胀，但不溶于水。具有形状记忆功能的纺织材料可以在聚合物纺丝或织造和整理过程中引入而使纺织品具有形状记忆特性。

形状记忆纺织品品类主要包括棉、蚕丝、毛纺织物以及水凝胶织物等。具备绝缘、耐热、透湿、透气性、耐冲击性等功能需求的产品是形状记忆纺织品的主要应用平台。同时，在时尚消费品领域，形状记忆材料在设计师手中也成为了表达设计语言的优秀材料，赋予了产品更多独特的表达效果。如图2所示的形状记忆织物在暴露在高温下时，纤维由平面变为宝塔状，达到保护人体的效果；意大利时尚品牌Corpo Nove设计了一款“懒人衬衫”（图3），其可以在高温下机械地将袖子卷到肘部，在低温下自行展开。

图2 形状记忆织物

图3 Corpo Nove设计的“懒人衬衫”

智能变色纺织品

智能变色纺织品是指随着外界刺激（如光、电、压力、温度等）的变化而变色的织物纺织品。这类智能纺织品主要包括光致变色纺织品、热致变色纺织品、电致变色纺织品、压敏变色纺织品和湿敏变色纺织品。

光致变色纺织品是物质A在不同光波作用下转化为其同分异构体物质B的变色效应。两种物质A和B具有不同的吸收光谱和能级结构。移去光源或换另一光源，B转换为A，颜色恢复原色。适合光致变色纺织品的光敏变色材料主要有氯化银、溴化银、二苯乙烯类、螺环类、降冰片二烯类、俘精酸酐类、三苯甲烷类衍生物、水杨酸苯胺类化合物等，目前其已发展到有紫色、黄色、蓝色、红色4种基本色。

热致变色纺织品是由于织物上的色素分子结构能随温度发生变化，从而引起颜色变化。热敏变色染料从种类上来讲分为无机类（过渡金属化合物，如碘化汞的复盐）、有机类（三芳甲烷类、荧烷类、螺吡喃类等）和液晶类（胆甾型）。其中，有机类变色染料材料易得、易加工，但稳定性相对较差；无机类毒性大且效果差，其变色通常在溶液中，或需要在高温条件下，或变色过程不可逆；液晶类染料价格贵，对化学物质非常敏感，容易降低变色效果。目前能够生产热致变色纺织品用变色涂料并掌握加工技术的企业主要集中在英国、日本以及我国的台湾地区等。

电致变色纺织品是指材料的光学性质（反射率、吸收率、透光率等）在外加电场作用下产生稳定可逆的颜色变化，与其他变色纺织品相比，其具有变色范围广和变色效果好的优势。

压敏变色纺织品通过导电纤维交织形成的基质来感知织物受压部分的颜色变化。

湿敏变色的原理是湿敏变色染料结构会随着环境中湿度的变化而改变，导致其对可见光的吸收光谱发生改变，从而影响最终颜色的呈现。此外，环境温度对其变色也有一定的催化作用。湿敏变色材料在纺织品领域的应用，主要是通过将湿敏染料以印染加工的方式整理到纺织品上。

智能变色纺织品的制造方法很多，可以通过纤维技术、印花和染色技术、后整理技术等将变色材料引入纺织品中。采用变色材料加工的智能变色纺织品（图4）广泛用于时尚、伪装、可见保护等领域。意大利男装品牌Stone Island旨在以对纤维和织物的独特研究为特征，并利用其进行创新设计。其推出的PrototypeResearch Series热致变色夹克（图5）采用锦纶帆布面料，利用加入特殊液晶基质的树脂进行涂层处理，使面料上覆有螺旋状的胆甾体液晶，在15～31 ℃的范围内，分布在面料上的液晶将触发逐步的分子反应性颜色变化，产生多样色彩变化。

图4　变色纺织品

图5　Stone Island热致变色夹克

防水透湿纺织品

防水透湿纺织品又称“透气织物”或“呼吸型织物”，是指织物能在一定水压下而不被水浸湿，同时人体排出的汗液可以以水蒸气的形式传递到织物上层。目前，防水透湿织物主要包括防水透湿高密度织物、微孔膜防水透湿织物、无孔膜防水透湿织物、智能防水透湿织物4种类型。其中，前3类本质上为被动智能纺织品。防水透湿高密度织物利用气体分子由高浓度向低浓度扩散的原理。人体出汗时，汗液可通过织物向外扩散；织物遇水潮湿后，纤维横向膨胀，空隙变小，达到防水效果。其具有透湿、防水功能的同时，兼具柔软、防风、保暖等功能，是制造休闲服、运动服的优质面料。微孔膜防水透湿织物是通过雨滴直径与水蒸气分子直径的大小差异实现防水透湿。微孔高聚物薄膜与织物通过层压或涂层工艺等方式复合，从而赋予复合体防水透气功能。这类织物的耐水压性、透湿性、防风性及保暖性都较好，但加工过程较为复杂，在长期的使用过程中因织物吸附粉尘及人体汗液中的盐分、油脂、化妆品等物质，防水透湿性能下降。无孔膜防水透湿织物是通过提高膜表面亲水性的分子张力特性来达到防水效果。智能防水透湿织物是指织物可以根据不同的环境特性自动调节透湿性。如织物在高温时具有高的透湿性，以达到优异的散热排汗效果，而在低温时具有低的透湿性，可以减少散热，提高升温。聚氨酯（PU）涂层剂具有玻璃化温度低且易调节，以及低温下强度和柔韧性优良等优点，是常用的防水透湿涂层剂。日本三菱公司研发的采用形状记忆PU涂层制备的Azekura面料（图6（a））能通过体温来控制面料的透湿性，可以用来生产运动服、婴儿纸尿裤等产品；日本东丽研发的ENTRANT®微多孔防水透气面料（图6（b）），采用一系列水性聚氨酯涂料，分3层涂覆在面料内部，使具有不同大小微孔的各层复合，可保持较高的防水透气性，是防水透湿领域的尖端产品。

（a）Azekura面料 （b）ENTRANT®面料

图6　防水透湿织物

（文章内容节选自《2024世界纺织行业趋势展望》中《智能纺织品新进展》一文，作者为孟粉叶、胡吉永、张勇，图片来源于文章）