蘇永剛，趙 茜

(1.四川美術(shù)學(xué)院 教務(wù)處，重慶 401331；2.鄭州工程技術(shù)學(xué)院 藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，河南 鄭州 450044)

隨著全球制造業(yè)發(fā)展格局和發(fā)展環(huán)境的重大調(diào)整，服裝行業(yè)受智慧工廠[1](現(xiàn)代工廠信息化、數(shù)字化技術(shù))的影響，服裝產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了智能時尚設(shè)計(jì)，利用軟件系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)平臺與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算相結(jié)合，調(diào)整優(yōu)化了服裝產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新體系[2]，在部分服裝的智能設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)了飛躍，也大大促進(jìn)了紡織科技的創(chuàng)新發(fā)展。近幾年來，我國越來越重視紡織新材料的開發(fā)，在《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》《國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》《紡織工業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃及科技發(fā)展綱要》中，已多次明確指出快速發(fā)展我國紡織新材料產(chǎn)業(yè)的重要意義。為全面落實(shí)《中國制造2025》，增強(qiáng)紡織產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力，推進(jìn)智能制造，形成發(fā)展新動能[3]，起著至關(guān)重要的作用。因此，智能紡織品的研發(fā)成為材料科學(xué)與設(shè)計(jì)領(lǐng)域的新熱點(diǎn)。

本文用查閱文獻(xiàn)與分析展覽資料的方法，對當(dāng)下服裝智能時尚設(shè)計(jì)存在的有效性低、性能可信度差以及價格過高等問題進(jìn)行研究，為我國服裝產(chǎn)業(yè)在全球科技大環(huán)境中創(chuàng)造新的競爭優(yōu)勢提供理論支持。

1 智能紡織品為服裝設(shè)計(jì)提供新條件

20世紀(jì)50年代，人們提出屬于智能結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)系統(tǒng)(adaptive system),到了20世紀(jì)80年代，“智能”概念被明確提出[4]。1991年，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)和麻省理工學(xué)院就將信息技術(shù)嵌入服裝進(jìn)行研究，開始研發(fā)真正意義上的可穿戴系統(tǒng)。到了1996年，美國海軍的Georgia Tech Wearable Motherboard(GTWM)資助項(xiàng)目通過智能服裝能準(zhǔn)確、及時地檢測穿著者的心率、呼吸、體溫和其他生理指標(biāo)，有效提高了作戰(zhàn)傷亡護(hù)理效率，被稱為“智能醫(yī)護(hù)襯衫”[5]。

智能紡織品與傳統(tǒng)紡織品、功能紡織品相比，在保持傳統(tǒng)紡織品基本屬性的前提下，又集合了功能紡織品的防水防污、自清潔、形狀記憶、蓄熱調(diào)溫、變色、消臭吸臭、電子信息智能等特殊功能，在此基礎(chǔ)上，又加入了新型電子元器件、柔性電源及纖維傳感器等部件[6]，故而智能紡織品是具備感知環(huán)境條件(或因素)的刺激并能做出適當(dāng)反應(yīng)，同時保留紡織材料、紡織品風(fēng)格和技術(shù)性能的紡織品[5]，其在力、光、熱、電、聲、磁、輻射等外界因素的刺激下，還能通過材料自身的形狀、顏色、能量儲藏、電性能等的變化進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，以適應(yīng)外界環(huán)境條件的改變。

智能紡織品中的特殊材料和特殊結(jié)構(gòu)為現(xiàn)代服裝的智能設(shè)計(jì)提供新的可能，智能科技功能與時尚融合也將成為未來服裝設(shè)計(jì)的發(fā)展方向之一。

2 現(xiàn)代服裝的智能設(shè)計(jì)

2.1 新技術(shù)

2.1.1 電子信息技術(shù)

隨著電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，高集成化、超微精巧、實(shí)用方便的電子智能產(chǎn)品影響著生活各個方面。電子信息智能紡織品是將新技術(shù)運(yùn)用在紡織品中的成熟案例，其核心就是將信息技術(shù)、電子技術(shù)等高新技術(shù)成分加入到紡織產(chǎn)品中。這些高新技術(shù)成分可以是電子裝置、特殊構(gòu)造聚合物或者是染化試劑等。通過電子信息技術(shù)整合后的智能紡織品具有感知外界環(huán)境變化的性能，并可隨著外界環(huán)境的變化調(diào)整自身材料的狀態(tài)，以適應(yīng)外界環(huán)境的改變。目前，電子信息技術(shù)在服裝中已實(shí)現(xiàn)了傳感、反饋、響應(yīng)、自診斷、自修復(fù)、自調(diào)節(jié)功能。

通過電子信息技術(shù)，人工制品公司(Artefact)的設(shè)計(jì)總監(jiān)詹尼弗·達(dá)摩設(shè)計(jì)完成了一款名為“屏(Ping)”的智能服裝[7]，此款服裝的最大設(shè)計(jì)亮點(diǎn)是將社會活動與社交媒體活動結(jié)合起來，通過穿著者給予服裝外部作用力，比如掀起帽子，動一動衣服拉鎖、帶子、紐扣，或做彎腰、轉(zhuǎn)體動作等，隨即就能將一些提前預(yù)設(shè)好的信息發(fā)布到關(guān)聯(lián)的社交媒體上。之后，當(dāng)穿著者接收到社交媒體的信息或評論時，這款服裝肩部內(nèi)設(shè)的傳感器就會發(fā)起微弱的震動進(jìn)行提示。此外，設(shè)計(jì)師在完成服裝特殊功能設(shè)計(jì)的情況下，也兼顧了服裝時尚化元素，以干凈的白色為基調(diào)，搭配時尚的黃綠色、雅致的灰咖色，外加簡單利落的結(jié)構(gòu)與廓形設(shè)計(jì)，使整體服裝充滿青春活力?！捌?Ping)”的成功設(shè)計(jì)不僅重新定義了社交媒體的接口、延伸了人們的想象力，并且在添加強(qiáng)大通信功能的情況下也保證了服裝在視覺和感覺上的良好體驗(yàn)。

2.1.2 納米技術(shù)

納米技術(shù)的興起，為智能紡織品提供了納米材料，顯著地改善了服裝面料的功效與性能。納米技術(shù)“是一種將具有特異性能的納米材料(顆粒)均勻地施加在天然纖維或常規(guī)合成纖維的紡織品(或纖維)表面, 使之產(chǎn)生與施加納米材料具有同樣性能和一定耐久性的方法”[8]。納米材料技術(shù)可與信息技術(shù)、生物技術(shù)、新能源技術(shù)等組合，使新型智能紡織品技術(shù)有可能實(shí)現(xiàn)由結(jié)構(gòu)型向功能型和智能型的根本轉(zhuǎn)變[4]。

根據(jù)2008年年初公布的一項(xiàng)研究報告[4]，美國研究人員借助納米技術(shù)，制造出了一款能利用人體活動取得能量的納米纖維織物，此種面料即在纖維層外包上成對的氧化鋅納米管，附著有氧化鋅納米管的面料在受到摩擦后會產(chǎn)生微小的電流脈沖，這些脈沖之后會被微小納米管中的納米發(fā)電機(jī)回收并儲存起來。被納米發(fā)電機(jī)儲存后的能量可為人們外出隨身攜帶的電子產(chǎn)品提供充電的功能，解決了當(dāng)下電子產(chǎn)品在外界使用時因電量耗盡而無法及時充電的尷尬局面。

此外，利用納米技術(shù)，石墨烯是納米級纖維面料的另一個例子，其由純粹的單層碳元素制作而成。這種材料的韌性是鋼材的200倍，比鉆石堅(jiān)硬，但卻無比輕巧、靈活，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能優(yōu)良，且只有1個原子的厚度，石墨烯的這種特質(zhì)使其能夠與其他纖維結(jié)合形成更具優(yōu)勢和柔韌性的特殊紡織品。比如，科學(xué)家們利用這些納米纖維能夠制成“人造肌肉纖維”“形狀記憶纖維”，這些具有功能性的紡織面料被稱為自驅(qū)動型智能面料，其已被用于藝術(shù)和時尚領(lǐng)域。如GZE公司研發(fā)出了一款含有石墨烯納米管的K-Cap登山帽，具備形狀記憶功能，能在溫度降低時保持與戴帽者頭部形狀完全貼合的狀態(tài)，從而與頭部形成嚴(yán)密的閉合空間[7]。一般傳統(tǒng)的連衣帽，在戴帽者扭頭時，容易影響視線，而K-Cap帽子會隨著戴帽者頭部的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，從而提高了穿戴者的視域范圍。但在時尚設(shè)計(jì)方面還有待提高，比如帽子的顏色、裝飾性條帶或者紋樣等細(xì)節(jié)的處理上都有待提高。

2.1.3 3D打印技術(shù)

3D打印技術(shù)[9]，即快速成形技術(shù)的一種，其以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體[10]。服裝設(shè)計(jì)師利用3D打印技術(shù)，可先通過數(shù)據(jù)創(chuàng)造立體三維物體模型，隨后采用柔性聚合物材料打印完成服裝及配飾。3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，降低了服飾制作成本，縮短了服裝制作周期，為快時尚品牌提供了強(qiáng)大的技術(shù)應(yīng)用支持，符合當(dāng)下消費(fèi)者快時尚的需求。

朗西斯·比通蒂工作室與邁克爾·施密特工作室為影星蒂塔·萬提斯聯(lián)合打造了一條特制的3D打印連衣裙，此設(shè)計(jì)采用17種獨(dú)立打印的特殊錦綸面料拼接完成，再綴以施華洛世奇水晶為裝飾，一件拼接完美的3D連衣裙便誕生了[7]。設(shè)計(jì)師們利用3D打印技術(shù)的優(yōu)勢充分地將科技、時尚、娛樂、話題性等諸多元素融合在了一起。但此款服裝，只適合在特殊場合使用，因?yàn)榇┲孢m性低，且無法清洗。

2.2 新材料的制備方法

2.2.1 共混與添加制備方法

共混與添加制備方法[4]是將功能性聚合物、無機(jī)物或低分子有機(jī)物與成纖聚合物加以混合，隨后以傳統(tǒng)的單組分加工方法制備纖維，這種制備方法的優(yōu)勢是在盡可能不影響傳統(tǒng)纖維本身性能的前提下增加智能性與功能性。

東華大學(xué)利用淡黃綠色的1,3,3—三甲基螺為光致變色劑，與聚丙烯共混，制備出光致變色聚丙烯纖維，使該纖維在紫外線照射后可由無色變?yōu)樗{(lán)色，光照停止后又恢復(fù)無色，且具備良好的洗滌性[4]。再有，美國三角公司在PAN的濕法紡絲溶液中加入7%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))左右的蓄熱調(diào)溫微膠囊，制得了蓄熱調(diào)溫型智能纖維[4]。

2.2.2 復(fù)合與雜化制備方法

復(fù)合制備法[4]指的是先將2種聚合物流體分別倒進(jìn)各自的流道，隨后2種聚合物流體在噴絲孔入口混合后一并擠出，由于2種液流固化快而不會混合，從而形成界面清晰的復(fù)合纖維。雜化制備法指將原子、分子集團(tuán)在納米數(shù)量級上進(jìn)行復(fù)合后形成的智能紡織纖維。

例如，熱反應(yīng)纖維是對溫度較敏感的調(diào)溫型防寒材料，通過將納米粉體加入常規(guī)纖維中制得。該智能紡織材料可在高溫或低溫環(huán)境下，通過控制納米粉體中原子與分子的運(yùn)動，來調(diào)整織物的密度，從而提高對外界環(huán)境的屏蔽性，以防止外界溫度過高或過低對人體皮膚的傷害。

2.2.3 后處理制備方法

采用本身就具有智能化功能的物質(zhì)，對現(xiàn)有纖維進(jìn)行后處理加工，賦予現(xiàn)有纖維以智能化功能。例如，美國MilliKen公司，通過氣相沉積或溶液聚合的方法，將導(dǎo)電的聚吡咯涂在纖維表面，制得了可作織物傳感器的導(dǎo)電纖維[4]。

2.3 新工藝的制備要求

2.3.1 最小化制備要求

智能紡織品中通常存在特殊的電子元件，如通過將納米和微米級結(jié)構(gòu)植入智能紡織品中，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代服裝設(shè)計(jì)與周圍環(huán)境之間的聯(lián)接，其可更好地隱藏于服裝結(jié)構(gòu)與材料內(nèi)部，從而弱化了智能服裝與普通服裝之間的視覺差別，滿足了現(xiàn)代服裝在智能設(shè)計(jì)前提下也可保證時尚性的要求。智能化的現(xiàn)代服裝設(shè)計(jì)中除了對特殊原件有最小化要求外，在新工藝上還需注意智能服裝的款式和結(jié)構(gòu)也應(yīng)結(jié)合其電子電路特點(diǎn)來進(jìn)行處理。

2.3.2 柔性化制備要求

柔性化制備要求是針對服裝本身而言，服裝面料需具備柔軟、舒適性、可洗滌等特點(diǎn)。因此，智能紡織品視角下的現(xiàn)代智能服裝設(shè)計(jì)也應(yīng)具備傳統(tǒng)服裝的基本特性。因而，智能紡織品中的微電子技術(shù)需朝著更加柔性化的方向發(fā)展，即傳感器、電子器件、元件等在原本硬質(zhì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)向?qū)で筌浻|界面、軟鍵盤、軟化接口和柔性開關(guān)等的應(yīng)用方向研發(fā)[11]。

3 智能設(shè)計(jì)中存在的問題及解決方案

3.1 存在的問題

3.1.1 智能時尚設(shè)計(jì)的有效性問題

智能紡織品視角下的現(xiàn)代服裝設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)在于特殊部分的智能設(shè)計(jì)，即將服裝的基礎(chǔ)屬性與新技術(shù)、新材料、新工藝結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)智能功能與時尚性兼具的現(xiàn)代服裝設(shè)計(jì)。通常的制備方法是在傳統(tǒng)服飾中植入新型電子元件、配件、微型電腦等，或者直接采用具有特殊功能的新型面料。在具體的設(shè)計(jì)實(shí)踐中，這就引發(fā)出一個新的設(shè)計(jì)問題，即新型服裝所含有的智能功能與傳統(tǒng)時尚設(shè)計(jì)之間的矛盾，比如實(shí)用的智能服裝不容易做到時尚，或者服裝的時尚性足夠但智能性偏低，又或者服裝的智能功能與時尚元素完美融合卻又不夠?qū)嵱?，多種情況造成最終智能時尚設(shè)計(jì)的服用性過低。當(dāng)下從市場趨勢分析，面對廣大消費(fèi)市場智能紡織品視角下的現(xiàn)代服裝設(shè)計(jì)大多還停留在“概念服裝”的層面，其實(shí)用設(shè)計(jì)的有效性并未放大。

3.1.2 品質(zhì)與性能及可信度問題

智能紡織品視角下現(xiàn)代服裝設(shè)計(jì)的產(chǎn)業(yè)化道路還處于初級階段，而產(chǎn)品自身的完善是一個重要的過程。其一，在安全性方面尚存在未解決的問題。例如，智能服裝設(shè)計(jì)所選用的電子面料存在漏電或輻射問題；保暖加熱服裝存在著溫度過高導(dǎo)致燒傷人體的情況。其二，部分?jǐn)y帶微電子設(shè)備或具有相應(yīng)傳輸功能的現(xiàn)代服裝設(shè)計(jì)存在著使用時功能的即時有效性弱、有效期限短以及日常洗滌不易等問題。例如，有的智能設(shè)計(jì)中的紡織材料只能在干爽的條件下使用，其無法沾水，更經(jīng)不起洗滌劑的清理。其三，還有部分智能服裝設(shè)計(jì)使用的紡織材料柔軟性不夠，造成智能服裝在使用的過程中磨損過快、易脆、穿著不舒適等。以上均是在設(shè)計(jì)實(shí)踐中有待繼續(xù)深入和解決的問題。

3.1.3 價格過高

智能紡織品視角下的現(xiàn)代服裝設(shè)計(jì)在研制、推廣的過程中，消費(fèi)者對價格的承受力也是不容忽視的重要問題。產(chǎn)品定位、功能設(shè)置、終端產(chǎn)品銷售都是智能紡織品視角下現(xiàn)代服裝設(shè)計(jì)所面臨的難題和挑戰(zhàn)。由于該類服裝目前還未形成成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，在開發(fā)及大范圍應(yīng)用方面還需要高新技術(shù)行業(yè)與傳統(tǒng)服裝行業(yè)之間的有效整合，以及研發(fā)力量的投入。因此，智能與時尚兼具的服裝產(chǎn)品的開發(fā)成本較高并會在市場價格上得到綜合體現(xiàn)，而過高的價格制約了銷售市場的進(jìn)一步擴(kuò)大。

3.2 解決的方案

3.2.1 提高研發(fā)能力

當(dāng)前，服裝行業(yè)在科技方面的發(fā)展最主要的任務(wù)是利用高新技術(shù)和信息技術(shù)更新和加強(qiáng)現(xiàn)代服裝的智能設(shè)計(jì)。對此，在智能紡織品具體的研究和開發(fā)問題上，必須先要抓住智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)的特性，再結(jié)合服裝行業(yè)發(fā)展的實(shí)際需要，有的放矢地開展科學(xué)系統(tǒng)的研發(fā)工作。

首先，當(dāng)下的研發(fā)重點(diǎn)是：選用具有顯著智能特性的基礎(chǔ)材料、敏感材料、驅(qū)動材料和信息處理器，包括光導(dǎo)纖維，形狀記憶合金，壓電、電流變體和電(磁)致伸縮材料等，其通常由金屬系列智能材料、無機(jī)非金屬系列智能材料和高分子系列智能材料構(gòu)成[4]。其次，在選用這些智能材料的過程中，要結(jié)合紡織服裝本身的用途及親膚性需求，通過與紡織纖維材料的組合，提高其搭配的合理性、使用的安全性、功能的長效性以及易維護(hù)保養(yǎng)性。最后，智能服裝產(chǎn)品設(shè)計(jì)還需滿足傳感、反饋、信息識別、自動調(diào)節(jié)、時尚性等智能時尚化設(shè)計(jì)要求。

3.2.2 兼顧服飾基本性能和智能功能需要

智能紡織品前提下的現(xiàn)代服裝設(shè)計(jì)的依據(jù)是在服裝基本性能以及最終用戶潛在特殊功能的需求上展開的。一般傳統(tǒng)服裝所具備的基本性能與時尚程度是影響服裝整體使用和消費(fèi)的重要因素，而對特殊功能的需要則是智能服裝設(shè)計(jì)的主題。智能紡織品視角下的智能服裝在研發(fā)過程中不能單純強(qiáng)調(diào)高科技或另類用途，卻忽視了服裝最基本的服用性能，而是要在服裝滿足基礎(chǔ)服用性能的前提下，通過智能化科技手段，為現(xiàn)代服裝設(shè)計(jì)增加智能功能。

因此，對智能紡織品的設(shè)計(jì)要求概括起來包括以下幾點(diǎn)：其一，智能紡織品的可靠性和耐久性，即服裝物料和相關(guān)電子設(shè)備的材質(zhì)都需具有一定的拉伸強(qiáng)力、剪切性能、抗磨損性、抗彎曲性等；其二，紡織品的可維護(hù)性，即可洗滌性；其三，紡織品的可穿著性，即舒適性、合理性等；其四，紡織品的穿著安全性；其五，智能紡織材料的時尚性，即紡織品纖維的外觀、結(jié)構(gòu)、美觀性與目標(biāo)群體對其外部特征的需求與要求是否合適等。

3.2.3 降低成本

日前，除了一些文化娛樂市場的智能服裝已投放市場外，大多數(shù)的智能設(shè)計(jì)還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，智能設(shè)計(jì)的優(yōu)勢還未在行業(yè)中得到顯現(xiàn)，其中價格昂貴是一個重要原因。因此，智能紡織品必須提高設(shè)計(jì)研發(fā)的針對性，更重要的是分類尋求合適的使用對象。為此，可以通過市場調(diào)研及相關(guān)文獻(xiàn)資料檢索等工作，明確用戶需求，特別是在服裝特殊用途的智能功能設(shè)計(jì)方面以及結(jié)合最新的時尚流行趨勢方面，做出詳細(xì)的市場數(shù)據(jù)分析，而后對設(shè)計(jì)產(chǎn)品進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，以此提高產(chǎn)品的使用價值與使用可靠性。最后，努力動員和聯(lián)合相關(guān)行業(yè)，通過批量化生產(chǎn)降低成本，刺激消費(fèi)者的購買欲望，進(jìn)而打開市場。

4 結(jié)束語

智能紡織品的出現(xiàn)不僅帶給人們?nèi)碌拇┐鞣绞胶腕w驗(yàn)，也使整個服裝產(chǎn)業(yè)有了新的創(chuàng)新方向。本文通過對國內(nèi)外新技術(shù)領(lǐng)域中的電子信息技術(shù)、納米技術(shù)、3D打印技術(shù)下現(xiàn)代服裝的智能設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，并結(jié)合新材料的制備方法與新工藝的制備要求，得出智能紡織品發(fā)展下的現(xiàn)代服裝智能設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)的有效性和設(shè)計(jì)性能的可信度方面存在不足。為此，服裝行業(yè)需加大在智能紡織品材料上的研發(fā)力度，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)服裝基本性能兼具智能功能的現(xiàn)代服裝設(shè)計(jì)方案，以及通過市場批量生產(chǎn)降低成本的解決方法。此外，在未來智能紡織品的研究發(fā)展中，服裝行業(yè)還需加強(qiáng)與電子信息、化工生物領(lǐng)域以及材料學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)科間的跨界合作，從而為我國紡織工業(yè)在增品種、提品質(zhì)、創(chuàng)品牌的“三品”戰(zhàn)略中做出貢獻(xiàn)，更為我國初步建成紡織強(qiáng)國提供支持。