石墨烯在智能服装行业的应用及发展

石墨烯在智能服装行业的应用及发展

胡朝阳 丁玮

大连工业大学 服装学院 辽宁大连 116034

摘 要:随着对功能性纤维应用研究的深入，科技手段与纺织物不断结合，现今对新型材料、材料结合、混纺纱、面料成分处理的探索都展开了一场新的革命。纺织品的智能化为人类带来了巨大的效益。石墨烯材料也经历了一个新的发展，通过它的各种特性及与各种材料的结合，我们更全面的了解到它在智能化服装行业中的巨大应用价值。

关键字:石墨烯;应用;结合;智能服装;发展

1石墨烯材料的特性及现状

智能化的概念在纺织服装领域蓬勃发展，可穿戴设备兴起以来，被认为是能够突破当下传统服装行业所面临的压力，是提高产业竞争力的一大进步。新材料作为一种新型材料，石墨烯是自然界中非常罕见珍贵的二维结构物质 ，也是目前世界上导热性最强 、最纤薄 ，却最坚硬的新型纳米材料，其分子结构呈晶格状，有着 “黑金” 和 “新材料” 之称。同时也是一种透明材料，有较好的滤光性、导电性，因此可以在有机玻璃 、触摸屏 、半导体及微电子等领域进行有效的利用。石墨烯的电子移动速度比硅快200倍，因此也有人认为石墨烯产品将提高互联网的速度，微芯片的运作效率。纳米级石墨烯韧性比钢强100倍，但它比其他碳纤维轻巧有韧性，它将有可能用于未来的智能手机制作，尤其是iPhone。ⁱ2004年国曼彻斯特大学的安德烈 · 海 姆和康斯坦丁· 诺沃肖洛夫教授发现了石墨烯，直到2010年，这种材质可以被批量化生产和提纯后，才被世界广泛认知。在光、 电、热、力等方面具有较强优势，圣泉烯尔菲已成功将石墨烯与各类纤维做深度结合，以生物质秸秆中的纤维素为原料，采用 “基因配对组装”法生态制造而成的一种多功能新材料——“内暖纤维”。 ⁱⁱ

2石墨烯纺织物在智能服装中的创新应用

智能纺织品具备普通纺织品没有的通讯、变形、传输能量、生长变化等功能。可以通过感知压力、光线、温度湿度等刺激方法来收集信息，甚至能够转换再传输出去。智能纺织品是智能材料的纺织形态特征普通纺织品是由纱线织制而成，将具有某些特性的材料赋予纺织品中，可获得更佳灵活、耐用、便携、更易于生产的产品。围绕石墨烯与其他材料的结合创新可以看到一些案例，激发了我们对于纺织品的新认知，从而创造出更多的智能纺织物、智能服装。

2.1加热智能服

联网公司Aika爱家创始人兼CEO陈利军发现了商机将石墨烯引入纺织服装中。这是一种普民科技，可以被称为“轻应用”。根据多维结构的石墨烯水溶性分散液具有的强烈吸附性，使水性石墨烯导电油墨生长在纤维骨架上，制备出高质量复合纤维并与导电纤维进行混纺，制作出的石墨烯纺织物材料具有良好柔韧度，升温速度迅速的特点。将石墨烯纺织物材料裁剪成型，与智能手机相连，进行智能控制和大数据采集，可用于轻薄保暖的军服设计中，打造具有发热、智能化控制一体的军用装备。ⁱⁱⁱ

2.2循环服装

意大利 Directa Plus 公司将石墨烯分散油墨或糊料印至纺织材料的外层产生了智能纺织品 Graphene Plus ( G + )。另外将纤维浸入氧化石墨烯溶液中，进行还原反应而制得导电、导热纤维织物。 Directa Plus与美国 Oakley公司及Bioracer 服装设计师团队合作，开发Graphene Plus石墨烯循环服装，它可显著改善穿着者的舒适性，协助骑手只使用少量能量就可调节身体的温度。

2.3防弹智能夹克衫

英国服装制造商 Vollebak 推出了一款涂覆过石墨烯的新型夹克衫，它抗菌、无味，涂覆石墨烯的一面可导电和导热，在10m淫液体中可防水。然而开发防弹而又智慧的运动服需要至少10片单原子厚的涂料才能阻止子弹的中途飞行。这无疑是很大的耗费量，该公司将粗石墨烯转化成细小的纳米片晶与聚氨酯和锦纶混合，将石墨烯具有的优点特性结合于一身创造出坚不可摧的新材料。

^{2.4奥瑞卡面料（Oricalco）}帽子

通过石墨烯纳米管纤维制造出的“混合纱线人造肌肉”即奥瑞卡面料，该面料通过热量和汗水的刺激做出皱起和舒展的动作，这些“肌肉”受到电脉冲刺激时会做出像生物肌肉受到神经系统的刺激而做出的反应。石墨烯纳米管是一种空心的石墨烯单层结构，且管的直径只有一个原子那么大。这些具有“形状记忆”功能的材料制成的纺织面料是自驱动型的智能面料，在艺术与时尚领域正在渐渐发展起来。

3石墨烯材料的发展前景

自2015年中国国家主席习近平访英最后一站选择曼彻斯特石墨烯研究院后 ，工信部、发改委和科技部三部委随即发布《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》，将石墨烯纳入国家“十三五”百大工程项目规划 。石墨烯被认为是“改变21世纪的黑金”，甚至能够成为颠覆一个产业的杠杆。^iv

石墨烯材料的研究与应用将瓦解现有产品而引领新技术的发展，而随着柔性显示技术推进，它的优质的特点将在在高端纺织工业和可穿戴领域有着巨大的应用前景。纺织现代设计生产有了全球化、数字化、网络化、集成化、虚拟化、并行化已成为现代纺织工业的新特征。产业应投入很多在石墨烯应用资金。“石墨烯时代”的到来将真正的走向了人们的生活，改善生活。

结语

现今社会是一个高度现代化、信息化的科技社会。新材料、新传感信息技术的出现为智能科技在服装设计中的应用提供了更多支持与保证。智能服装带动了整个服装领域智能化的发展，使服装材料更科学化，设计更人性化。新的设计思路打破了传统服装的设计理念，在未来更加智能化、技术化、科技化。石墨烯材料已经渐渐融入到我们的生活，利用其特性或与其他材料结合创新将带来更大效益。

注释：

[1][美]利百加·佩尔斯-弗里德曼.智能纺织品与服装面料创新设计设计[M].赵阳,郭平建.北京:中国纺织出版社，2018:50.

[2]李晓鲁,朱贝贝.智能科技在现代服装设计中的应用研究[D].郑州:中原工学院,2017:77.

[3]李晓鲁,朱贝贝.智能科技在现代服装设计中的应用研究[D].郑州:中原工学院,2017:77.

[4]罗益锋.功能纤维与智能纺织品最新进展[J].全国特种合成纤维信息中心，2019(1 ):12.

[5]赵巾慈.黑金穿在身[J]. 中国服,2016( 6 ):72.

参考文献：

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[2]武志云.纺织现代设计方法[M].北京:中国纺织出版社,2010。

[3]尹博.智能纺织品的研究现状与发展趋势[J].纺织报告,2017。

[4]施楣梧,肖红.智能纺织品的现状和发展趋势[J].高科技纤维与应用,2010。

[5]李娜娜.智能调温纤维及其纺织品[J].上海纺织科技，2010。

[6]胡潮江.智能科技在现代服装设计中的应用[J],纺织报告，2018。

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