展望“智能”紡織品的未來
最近紡織品產(chǎn)業(yè)和媒體多次討論到“智能紡織品”。據(jù)印度一家市場研究公司評估,作為一種高科技紡織品,智能紡織品行業(yè)的總值到2020年將達47億美元。鑒于智能紡織品行業(yè)2014年的總值不到10億美元,其預期的增長將非常驚人——累積年增長率為30%。
麻省理工學院的校長,Rafael Reif博士,近日提及一個新成立的由多所大學、企業(yè)以及個人資助成立的非營利性組織——美國先進功能性織物聯(lián)盟(AFFOA)。他分享了在麻省理工任教并擔任AFFOA董事和CEO的Yoel Fink博士的一個設(shè)想:AFFOA所具有的潛力,可能是幫助智能紡織品的發(fā)展具有與摩爾定律類似的規(guī)律,稱之為AFFOA定律,即研發(fā)智能紡織品的設(shè)備數(shù)量每12個月就增加一倍,這將創(chuàng)造一個前所未有的領(lǐng)域。它不僅僅是幾個產(chǎn)品,而是一個全新的行業(yè)。
由于智能紡織品領(lǐng)域正在不斷發(fā)展,還沒有正式的定義,提出一個大膽的預測來衡量其增長規(guī)模可能不夠成熟。然而,智能紡織品領(lǐng)域正處于受到投資者熱切關(guān)注的階段。政府也同樣極為重視,并且給AFFOA 投入巨資,其首要目標是徹底改變美國的紡織制造業(yè)。
智能紡織品指的是那些非傳統(tǒng)型的,具有交互功能的實現(xiàn)新的或者非商品性應(yīng)用的紡織品。它的定義非常寬泛,涵蓋各種具有不同附加值的紡織品。為設(shè)定一個準確的定義投入太多并沒有多大意義。然而,由于智能紡織品才剛剛興起,將有很多相關(guān)的分領(lǐng)域被吸納進來中,從而更好地服務(wù)于這一領(lǐng)域。
想用一個普遍被業(yè)界接受的定義來恰當?shù)貧w類智能紡織品將是一個很大的挑戰(zhàn)。因為它將讓新型先進紡織品的開發(fā)參與到從纖維到時尚產(chǎn)品的整個供應(yīng)鏈中。囊括性的描述一下:智能紡織品是下一代先進紡織產(chǎn)品,其應(yīng)用市場正逐漸被打開,或者從某種意義上來說,有待被發(fā)現(xiàn)。
智能紡織品具有的功能性使其具有主動的感知、形態(tài)變化或者自我保護的能力。其功能的分類非常寬泛,幾乎可以包括所有具備先進功能以及應(yīng)用性能得到增強的紡織品結(jié)構(gòu)。現(xiàn)階段的主要任務(wù)是讓人們對智能紡織品有個被初步理解和認識;下一階段的任務(wù)則集中在產(chǎn)品性能和應(yīng)用程序的開發(fā)、相關(guān)標準體系的建立以及解決市場營銷和貿(mào)易活動的開展問題。
具有先進功能的非傳統(tǒng)紡織品不必強調(diào)其原材料或者制造工藝,而應(yīng)該重點關(guān)注其本身具備的特性,如對刺激的響應(yīng)及信息的反饋,以前的產(chǎn)品無法實現(xiàn)的應(yīng)用。這類產(chǎn)品有配置了電子傳感器用于檢測人體生命體征的手腕帶和背心、可以監(jiān)控和調(diào)整動態(tài)壓力水平的織物產(chǎn)品,以及可以測量環(huán)境溫度并提供舒適溫度的服裝。
我們可以用其他方式來區(qū)分源自傳統(tǒng)行業(yè)的智能紡織品。以納米纖維為例,除了纖維直徑在納米級,它還具有很多為其增值的優(yōu)點,如具有很大的比表面積但依然超輕。這一特性在過濾領(lǐng)域中非常有價值。不過根據(jù)之前給出的定義,因為它不具有應(yīng)激反應(yīng)性,所以它不是智能紡織品。但是,當納米織物中含有金屬氧化物催化劑后,它就具備分解有毒化合物的功能,成為自清潔型濾材。這種可以自我解毒的納米過濾材料就可以說明傳統(tǒng)紡織品與具備相應(yīng)功能的智能紡織品的區(qū)別。
現(xiàn)在行業(yè)面臨的重要任務(wù)是建立用于規(guī)范智能紡織品質(zhì)量的標準,統(tǒng)一測試這些新增值應(yīng)用的方法、量化指標、評估安全要求,以及確定其在銷售和市場開發(fā)時所用的智能紡織品標識。
另外,由于智能紡織品屬于新興領(lǐng)域,因此在國際貿(mào)易中存在的問題亟需解決。其中,做好與世界海關(guān)組織的溝通,使產(chǎn)品符合有關(guān)海關(guān)法規(guī)的要求就變得十分重要。美國在智能紡織品研發(fā)領(lǐng)域較為領(lǐng)先,將成為出口市場的重要成員,因此海關(guān)問題的解決非常重要。為此,美國的行業(yè)協(xié)會如美國國際產(chǎn)業(yè)用紡織品協(xié)會(IFAI)、美國國家紡織組織委員會(NCTO)和非織造布工業(yè)協(xié)會(INDA)可以共同協(xié)作,在該領(lǐng)域達成共識并促進貿(mào)易。
美國和其他發(fā)達經(jīng)濟體,如歐盟國家,由于產(chǎn)品的質(zhì)量在開發(fā)和出口紡織品方面具有優(yōu)勢。一些專業(yè)的標準化機構(gòu):如瑞士的國際標準化組織(ISO)和一些其他國家機構(gòu):如美國測試與材料協(xié)會(ASTM)、美國紡織品化學家及染色家協(xié)會(AATCC)、紙漿與造紙工業(yè)技術(shù)協(xié)會(TAPPI)已經(jīng)制定了大量紡織品、紙漿、造紙的標準。對于非織造布,美國非織造布工業(yè)協(xié)會(INDA)和總部位于比利時的歐洲非織造布協(xié)會(EDANA)也已經(jīng)制定了非織造產(chǎn)品的標準。智能紡織品也同樣需要進行這樣的工作。
由于智能紡織品通常是由一個或者多個非紡織品部件,如電子原件、有機和無機產(chǎn)品、仿生材料等組成的多種材料復合產(chǎn)品,。這一特點在制定智能紡織品的應(yīng)用標準方面非常有用。例如,具有醫(yī)療和運動監(jiān)測功能應(yīng)用程序的可穿戴紡織品應(yīng)該需要一個面向最終用途的量化標準,如檢測身體的生命體征。
雖然產(chǎn)品在機械作用和多應(yīng)力方面的耐久性很重要,但是以現(xiàn)有的耐洗滌標準來測試智能紡織品的機械耐久性明顯不夠合理,因為它們多包含電子組件。該行業(yè)必須要找到一個創(chuàng)新性的方法來制定新的標準。在可穿戴電子紡織品方面,首先需要制定出用于測試新目標應(yīng)用的標準,現(xiàn)有條件下可以利用監(jiān)測血壓、心率或其他重要指標的傳感器。現(xiàn)有的耐洗性和機械強度標準可以用來測試紡織品本身,并且作為質(zhì)量信息的一個補充。
在這一領(lǐng)域的國際貿(mào)易機構(gòu),比如IFAI 可以和專業(yè)標準化機構(gòu)如ASTM、AATCC 共同協(xié)作來開展智能紡織品特定應(yīng)用的標準化工作。AATCC 最近創(chuàng)建了一個可穿戴電子技術(shù)委員會,用以調(diào)查電子紡織品的標準化需求。
當多組成的智能紡織品用于人體時,其安全性還未能引起廣泛關(guān)注。對于有芯片和電子電路的可穿戴電子紡織品,需要考慮到它的安全問題。另一方面,需要考慮產(chǎn)品的可持續(xù)性。智能紡織部門需要在這個問題上積極主動,并努力使這些新材料和最終產(chǎn)品具有環(huán)境和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展性。這意味著安全標準和可持續(xù)性基準均需要加以解決。
智能紡織品領(lǐng)域是真正意義上的多學科跨界領(lǐng)域,需要智能紡織品相關(guān)研究機構(gòu)盡可能多地與非傳統(tǒng)紡織學校如材料科學類學校合作,使紡織品智能化得到進一步延伸。將來,智能紡織品領(lǐng)域的發(fā)展、市場的拓展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大,還需要加強所有利益相關(guān)者,包括有關(guān)政府商務(wù)部門的參與性。