應用電子技術發展智能型紡織品思考
時間:2022-03-06 09:56:25
導語:應用電子技術發展智能型紡織品思考一文來源于網友上傳,不代表本站觀點,若需要原創文章可咨詢客服老師,歡迎參考。
摘要:最初被貼上“智能型紡織品”標記的紡織材料是一種具有形狀記憶功能的絲線所制成的織物,它們能夠對感知來自外部環境的刺激或變化,從而作出相應的反應,并且通過綜合運用自身的紡織品結構和功能以適應這些變化和刺激。根據它們在接觸到這些刺激物時的行為方式,分成以下四類:被動式的智能型紡織品;主動式的智能型紡織品;非常聰明的智能型紡織品;有智慧的智能型紡織品。創新纖維材料著重在個人防護紡織品領域,如:靜電紡絲、驅蟲纖維、昆蟲防護、杜邦光纖、防彈衣、隔音與保溫織物結構等。最后將紡織品結合傳感器、激勵器及通訊系統,使它們自身能因應周圍環境的需求,進而擴充具有適應性的各項功能。
關鍵詞:智能;纖維;材料;紡織
1智能型紡織品
“智能型紡織品”一詞來自于智慧或智能型材料。“智能型材料”的概念是歐美、日本最初所定義的。對其最廣泛的意義而言,所謂智能型紡織品是指紡織品:可以感知環境條件或刺激物而作出反應;或已作了提供諸如抗皺性、耐沾污性和氣味控制等額外功能的處理。智能型紡織品可以感知和反應的環境條件或刺激物,包括:電、光、熱、磁力、機械壓力、化學品、生物狀態、濕氣和水分。
2電子紡織品
20世紀80年代已有智能型紡織品模型(Prototype)被發表出來,但由于電子技術的組件過大,不能舒適地穿戴,所以那些原型因過于笨重而完全不適于給用戶使用。到了1990年代,軍事機構不斷地刺激智慧型紡織品及可穿戴式科技之基礎研究,而美國麻省理工學院是首批研究服裝結合電子產品的學術機構之一。事實上,盡管出現了個型態的原型,但只有少數被商業化,極少數才被應用到主流商品中。智能衣的設計需求包含電子、材料、紡織、通訊、信息等科技的整合。
3從智能型紡織品需求進行市場面的可行性分析
早期技術不成熟,智能型紡織品難以獲得消費者的青睞,但經過近10年來的發展,可由文獻中的智能型紡織品的趨勢,其所衍生出來的潛力無限量,并經由大量的政府企業資金投入,將可穿戴式科技應域推廣至各領域。因此,在這一領域的產品幾乎全都應用在機能性成衣的每一種類別當中。早期智能型紡織品終端用途多在防護用及軍事上,醫療及健康照護產業用智慧服飾也相對發展迅速,這歸功于醫學知識的成長、光纖技術、納米技術以及信息處理技術的進步;而根據紡拓會在2013年所提出的“智能型紡織品及可穿戴式科技:生活水平提高與健康管理的機遇”文中分析指出,智能型醫療服裝在以下幾方面有令人振奮的發展潛能:(1)健康監測。(2)管理慢性病,如糖尿病和呼吸系統疾病等。(3)預防疾病,如心血管疾病等。并認為這一類型服飾是主要針對下述的族群對象:(1)希望保持身體健康狀況的人們。(2)知道他們有特定疾病風險的人。(3)想要有效地管理他們的身體狀況的長期病患。(4)面臨更高生病風險的弱勢族群,如老人和手術后復原中的病人。可以監測健康和檢測疾病的智能型醫療服裝,有提高個人生活質量的前景,也可滿足越來越注重健康的人們之需求。因此,可見智能型紡織品的需求對象明確,必有其利基市場存在。而今許多高知名度的企業如Nike、Adidas和蘋果公司等的投入許多資金于智能型紡織品以及穿戴式科技,他們和裝備都有一連串的密切關聯。使得消費者逐漸認同相關產品。當應用在這些裝備的技術進步顯著使的產品越符合消費者期待,逐漸對可穿戴式科技釋出開放的心胸,接受并愿意嘗試。近年來由于電子組件小型化,讓這些組件得以和智能型紡織品及可穿戴式科技結合,讓電子產品成為可以穿戴、無線鏈接和便于攜帶的商品化產品。
4電熱性紡織品
電熱性紡織品種類包含電熱衣、熱敷墊、電熱毯,其以電熱方式結合包、袋、箱、墊、蓬、鞋等的紡織品皆視為電熱性紡織品。溫控服飾是可以隨環境溫度或熱變化而有響應的服飾,其調控溫度的方法有二種,一為利用含相變化材料的纖維,混紡成紗并織制成布,亦是或將相變化材料以微膞囊形式涂布于織物上,或是以泡沫均勻分布于織物上,借此相變化材料隨環境溫度變化而進行吸熱與放熱反應,來調控織物的溫度;二為利用具導電性的金屬纖維混紡成紗并織制成織物,亦或利用電熱片直接結合織物,借由電子溫控裝置達到自動函溫與保暖之功能。電熱的產生是由于電能轉換為其他型態的能量,如機械能、化學能、光能和熱能等,將電能轉變為熱能,并用熱能去函熱其他物體是電能應用的一個重要方面。一般函熱主要的方式有以下三種:(1)通過傳導、對流或輻射使熱能直接從高溫處向低溫處傳遞。(2)通過電磁感應或高頻電場的作用使導體或電介質的溫度升高。(3)以高能電子束撞擊被函熱物體使其獲得熱量而升高溫度。而常用的函熱熱源則約分為三類:(1)燃料:包括煤、石油、天然氣、煤氣等。燃料燃燒時所蘊藏的化學能被轉化為熱能,通過傳導、對流或輻射的方式函熱被函熱物。(2)機械能,也都是用摩擦方式產生熱量。這種方式只在某些特殊場合使用。(3)電能:電通過導體時由于電阻作用而發熱,電能轉化為熱能。電熱在充足電源的充足條件下,是具有以下的優點:(1)函熱溫度高。(2)溫度控制精準方便。(3)熱效率高。(4)環境污染少。將電能轉化為熱能主要有以下幾種途徑:(1)電阻函熱:有直接函熱和間接函熱兩種方式;直接函熱是將電流直接通過被函熱物,間接函熱則是由通電發熱組件將熱量傳導給被函熱物。其根據焦耳熱效應原理在工作:電流流經電阻器時會產生熱。(2)電弧函熱:利用電極,電弧的高溫熱能函熱被函熱物體。(3)感應函熱:位于電磁場的導體,由于電磁感應而產生交流電流及感應電流在導體內流動,因遇電阻而產生熱量。(4)高頻電場函熱:位于高頻電場內的電介質,其正負電荷發生高頻率的交替位移,引起分子摩擦而發熱,微波函熱也是高頻電場函熱的一種方武。(5)電子束函熱:電子在電場中函速,利用高速電子撞擊被函熱物,電子的動能轉化為熱能。(6)等離子函熱:氣體電離產生等離子體,利用高溫的等離子焰或等離子流函熱。(7)紅外線函熱:電流通過紅外線輻射組件,輻射紅外線函熱被函熱物體。(8)輻射函熱:電源提供輻射能量,利用密度很高的輻射光束進行局部函熱。
5結語
智能衣系統中鑿含了許多電子與感測裝置,如生理感測組件、電阻,以及運算的硬件、有線或無線通訊裝置、GPS、函速規或陀螺儀等,可因應量測生理信息的不同,置換不同的感測組件。超智能型紡織品最近已演進為模仿大腦類神經系統,讓服飾能偵測、接收或發送各式音頻、視訊,甚至波長訊號等。產品從功能的“組合”進化至紡品機能的“融合”。讓紡織品滿足穿戴者所期待的互動機能,包含內在身體訊號的擷取、外在環境的提醒、外在信息的給予等機能,是整合“電子組件紡織化”的創新技術。現今,主要開發重點著重在生理感測組件對入方式、電子模塊以及紡織品主要組合技術,在設計端則需考慮到穿戴者的舒適性。
參考文獻
[1]張杰,劉曉霞.用于電子信息智能紡織品的導電材料[J].上海紡織科技,2014,42(7):1-5.
[2]沈雷,洪文進.智能纖維在智能安全服裝設計中的應用研究[J].棉紡織技術,2014,42(6):78-81.
[3]王香琴,辛斌杰,許鑒.智能紡織品的研究進展及發展趨勢[J].國際紡織導報,2012,40(10):37-40.
作者:褚天飛 趙君紅 單位:阿克蘇地區纖維檢驗所
- 上一篇:電氣設備熱故障分析及解決辦法
- 下一篇:電子信息工程現代化技術思考