纺织品长“记性” 服装变得更“聪明”

http://www.texnet.com.cn/ 2021-11-24 14:15:58 来源:科技日报

  把镍钛合金形状记忆纤维加入“体型庞大”的婚纱或者演出服中,折叠后只需用电吹风吹一下就会恢复原形;用聚氨酯类新材料制成的智能运动服、登山服,能在环境温度较高时产生散热和水汽通道;随着“人工肌肉”纤维的应用,未来可能还会出现更“聪明”的具有形状记忆功能的服装。

  近日研究人员利用挤压成型工艺制成一种形状记忆材料,这种材料能在变形后恢复原来的形状。南开大学化学学院教授、博士生导师刘遵峰介绍,这是一种属于智能材料的形状记忆材料,其能够“记住”第一次成型时的初始形状,在适当条件下它会呈现临时形状,但当受到热、光、电等外界刺激时,其又可以从临时形状回到初始形状。形状记忆材料展示出的自我感知、自我调节、自我适应等一系列智能响应特性,使得它们的发展速度不断加快,在航空航天、生物医学、汽车工业等多个领域的应用也越来越广泛。

  近年来形状记忆材料与纺织品也碰撞出科技感十足的“火花”,让服装变得有记忆、更“聪明”。

  让纺织品长“记性”的智能材料

  20世纪80年代发展起一种应用非常广泛的新型形状记忆材料——形状记忆聚合物。这种材料可以作为功能性涂层覆盖在纺织品上。当外部环境以特定的方式和规律发生变化时,具有涂层的纺织物也会随着变化周而复始地改变形状。

  目前在纺织服装领域中应用的形状记忆聚合物主要是聚氨酯这种高分子化合物,其形状记忆功能,可使纺织物的防水性、透气性等随体温变化,从而达到调节体温的作用。还可设置合适的触发温度,使聚氨酯纺织品褶皱时能恢复到初始的记忆形状,从而达到抗皱的效果。

  此外随着科技的发展进步,近年来也有科学家利用“人工肌肉”技术,实现纺织品的“记忆”功能。

  制备出蚕丝“人工肌肉”的刘遵峰介绍,“人工肌肉”并不像大众想象的那样是一种人工制造的生物肌肉,而是一种受到例如温度、湿度、电流、压力、光照等外部刺激后可以快速响应,并产生可逆的膨胀、旋转和伸缩等变化的柔性智能材料。制备“人工肌肉”的时候,可选用体积膨胀时会发生伸缩和旋转的纤维纱线,如多壁碳纳米管、纳米线、石墨烯、尼龙、氨纶、蚕丝、棉线等纤维材料,通过在纤维中加入周期性的螺旋结构,将材料的体积膨胀进行放大。用这种柔性智能材料编制的织物,可以在一定的条件下产生“记忆”。

  形状记忆材料令服装功能更多

  目前形状记忆材料在服装中应用最广泛的就是形状记忆合金。比如镍钛合金最早被应用于文胸内,起托垫保形作用。即使在清洗穿戴过程中发生变形,也会被体温“暖”回原形。

  随着技术的不断进步,镍钛合金形状记忆纤维越来越多地应用于纺织服装中。比较常见的是把镍钛合金形状记忆纤维加入“体型庞大”的婚纱或者演出服中,这样在运输和储存过程中便于折叠。在使用前,只需用电吹风吹一下,就会立刻恢复“出厂设置”。

  不过由于含有合金纤维,衣服不可避免地会带着一些金属特有的灰色调,这对需要布料的颜色、质感丰富多样的服装行业来说,无疑是拖了后腿。而且由于原材料、加工技术等限制,合金纤维形状记忆纺织物很难被大范围推广。

  而具有形状记忆功能的聚氨酯类新材料则可以很好地解决这些问题,以最常见的由PTT(聚对苯二甲酸丙二醇酯)高聚物制作的形状记忆纺织品为例,它属于力与体温联合刺激诱发形状记忆功能的材料,靠体温或者用手抚摸,就能“熨”平服装。关键是这种材料易于纺丝加工,容易染色,耐气候性和耐溶性好,因此更容易被应用于纺织材料中。目前已开发的产品主要有毛精纺面料、针织面料经编面料、无缝内衣、毛衫、地毯等,这些产品已逐步走向市场。而我国开发的PTT长丝系列也已达到较高水平,规格齐全、品种多样。

  未来可能会出现更“聪明”的具有形状记忆功能的服装。“由蚕丝‘人工肌肉’纤维制成的运动服在人体发热出汗时,会自动缩短成短袖短裤,便于排热排汗;在人身体干燥时,又会变成长袖长裤以实现保暖性。通过这样的方式可以让穿戴者获得更好的体验。”刘遵峰表示。

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