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商業化應用的電子智能紡織品有哪些?
文章來源:紡織導報  2019.05.20

  電子智能紡織品是基于電子技術,將傳感、通訊、人工智能等高科技手段應用于紡織技術上而開發出的新型紡織品。電子智能紡織品的開發始于宇航員服裝,現已擴展至國防及安保系統、醫療保健、運動健康及其他消費類紡織品領域,其商業化應用也日漸廣泛,主要包括運動及健康監測、電致發光/發熱、能量收集等領域。


  運動及健康監測類智能紡織品
  可穿戴式健康監測系統的最大優點是可在很長一段時間內進行不間斷的實時監測。目前,各種紡織傳感器已用于監測各種健康信號。如,著名高端內衣品牌Victoria's Secret(維多利亞的秘密)發布了智能運動文胸,內置心率帶,可監測穿戴者的心跳;加拿大Hexoskin公司2016年推出了其稱為“貼身數據實驗室”的全新智能運動背心,可監測心率、呼吸、活動強度等數據,能夠為用戶提供體能訓練、睡眠、日?;疃鋇氖?。


  電致發光類智能紡織品
  目前,商業化的電致發光紡織品主要基于發光二極管、柔性有機發光二極管、聚合物光纖和發光聚合物 4 種材料。
  發光二極管(LED)具有效率高、壽命長、不易破損、反應速度快、可靠性高等傳統光源不可及的優點,通過將LED嵌入到紗線中,可制成單色和彩色發光紡織紗線。

  柔性有機發光二極管(OLED)在柔性器件方面具有天然的優勢,是可穿戴智能設備領域中的重要技術。目前,三星智能手機、蘋果智能手表等中已經采用了該技術;我國柔宇科技首條類六代全柔性顯示屏生產線也在2018年 6 月投產,生產的全柔性顯示屏可以實現彎曲、折疊、卷曲,且卷曲半徑小,廣泛應用于智能穿戴、手機、平板電腦等產品以及智能交通、運動時尚、建筑裝飾、機器人、辦公教育等各行各業。

  聚合物光纖(POF)由高透明聚合物材料制成,可應用在智能發光服裝中。

  發光聚合物在智能服裝中的應用還處于研發階段。如CSEM(瑞士電子與微技術中心)的研究人員與精密織物供應商Sefar聯合設計了一種采用發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卷(R2R)工藝進行生產,織物基底中的金屬絲具有高導電率,能夠確保電極在較長距離仍具有高導電性。


  電致發熱類智能紡織品
  目前商業化應用的紡織加熱系統主要有金屬絲及金屬涂層纖維加熱系統、添加導電填料的纖維加熱系統、導電聚合物纖維加熱系統和碳纖維加熱系統。
  發熱服裝在市場上的應用較為廣泛。如,Ardica發熱夾克使用鋰離子電池為導電纖維供電加熱,能保持穿戴者溫暖 3~8 h;warmX發熱內衣采用銀纖維加熱系統,鋰離子充電電池可供使用2.5~5.5 h;此外,美國Columbia(哥倫比亞)的發熱外衣、Venture的發熱外套及加熱肩部治療墊等產品也采用不同種類的導電纖維發熱。這些產品的共同特點是都裝配有加熱墊、自動30 min安全計時器和個性化溫度控制器。


  能量收集類智能紡織品
  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。
  目前商業化的柔性太陽能電池光伏能量收集產品包括Eclipse Solar Gear的太陽能背包、Tommy Hilfiger的太陽能外套等。

  Piezo Films Kureha開創了第一個壓電薄膜的商業化應用,其開發的KF Piezo利用一種獨特的結晶聚偏氟乙烯(KF聚合物),具有卓越的壓電性能。此外,賓夕法尼亞州卡內基梅隆大學發明了壓電能量收集鞋墊Solepower,該可拆開鞋墊內部有一個壓電能量收集系統,允許電力儲存在鞋外的電池組中,鞋墊步行 1 h的電量可提供手機充電2.5 h。


  智能紡織品的摩擦能量收集還處于研發階段。韓國Sungkyunkwan大學的研究人員已經展示了一種具有高發電性能的柔性摩擦納米發電機(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,在互相摩擦時產生摩擦能量。

 

[編輯:田田]

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