穿在身上的“黑科技”

原標題：穿在身上的“黑科技”

冰雪運動，無疑是這個冬天最熱的話題之一。來自交通運輸部的數據顯示，今年春運預計有90億人次的流動。其中，“北上玩雪”熱度居高不下，哈爾濱成爲2024年春節假期熱門的國內旅遊目的地。

“玩冰雪”的人最關心“穿什么”。一系列“黑科技”面料持續進入公衆視野：防水指數10000mmH20，透氣指數10000g/m2/24Hr，GTX面料，Dermizax面料，金標P棉，3M新雪麗棉……越來越專業的面料用詞，把新手玩家們搞得暈暈忽忽。這些主打冬季滑雪適用的服裝價格從幾百元到幾千元，讓人眼花繚亂、不知所措。

中青報·中青網記者爲此採訪了紡織科學與工程一流學科建設者、東華大學紡織學院院長覃小紅和國家重點研發計劃“科技冬奧重點專項冬季運動與訓練比賽高性能服裝研發關鍵技術”項目總負責人、北京服裝學院教授劉莉，爲公衆解讀面料裏的那些“黑科技”。

衣服也會被“卡脖子”？

覃小紅是一位面料達人，她致力於微納米尺度纖維及紗线的批量制備、結構表徵和性能研究。她曾在2020年以第一完成人的身份獲國家技術發明獎二等獎，當時她的團隊獨創了高曲率靜電紡絲技術和多模塊相位補償鋪網技術，實現了高品質納米纖維的產業化。

“現在紡織行業的研究趨勢，就是把越來越細的纖維應用到服裝上，再增加其功能性。”覃小紅說，傳統的棉、毛、絲、麻等面料中，羊毛直徑最粗，可達上百微米，棉纖維直徑約十幾微米，最細的是絲，直徑能達到5微米。

而直徑越小，紗线越細，人體的穿着舒適感也就越好。以覃小紅團隊攻克的納米級纖維量產技術爲例，1納米等於0.001微米，“假設我制備的納米纖維的直徑是200納米，那它也相當於比棉纖維細了約2個數量級”。

一家以羊毛制品聞名的戶外運動品牌，其採用美麗諾羊毛制作而成的貼身層保暖內衣，一件上衣售價高達1599元。而這樣一件上衣的主打“黑科技”就是柔軟、保暖且透氣，其採用的羊毛纖維達到了直徑15.5微米的層級，可貼身穿。

專家認爲，通常來講，羊毛纖維的直徑達到19微米以下就可以實現“不扎人”，而要實現“透氣”這一性能，還要疊加其他的紡織面料“黑科技”。

擺在國際紡織行業面前的一個問題是，雖然專家們知道纖維材料越細越好，但制作納米級別纖維的難度卻很高。納米纖維是防疫防護、航天軍工等領域的關鍵材料，國際上每小時的產量僅有0.5克。覃小紅團隊花了20年時間，專門研究如何把納米纖維的產量提上去。

如今，該團隊的成果已實現推廣應用，全國紡織企業已建成微納米非織造材料生產线10條，开創了紡織材料微納米化的新格局。

“從面料來講，我國企業目前可以生產的面料不輸國外。”覃小紅說，不少國內企業都花了大價錢改造生產线，把生產微米級纖維面料的工廠改建成納米級纖維的生產車間需要很大投入，但頭部企業都在求創新、求改變，“甚至還有企業現在與東華大學紡織學院一起做三防面料，朝着戶外服飾被GTX面料‘卡脖子’的領域發力”。

她介紹，某運動品牌與東華大學共同研發的Aerovent面料目前已經上市，可以對標國際面料巨頭，做到防暴雨、高透氣、強防風。

“特異功能”服裝的真與假

在比賽場上，服裝面料也在不斷升級迭代。爲應對冬奧會比賽中復雜的氣候環境，劉莉帶領團隊爲運動員設計了智能控溫服裝。通過加熱线或加熱膜等方式，服裝在短短一兩秒之內實現加熱功能，可以在戶外或者高原進行訓練時，爲運動員實現主動的熱能量補充。服裝最高的加熱溫度達50℃，在戶外保暖的同時也能確保人體不會被高溫燙傷，更不會因爲外界環境變化而幹擾制熱效果。

如今，智能控溫的衣服已經從冬奧會的賽場上走向了普通大衆。利用外加充電寶實現能量轉化是成熟技術，目前部分面料可實現無源加熱，正逐漸產品化。若服裝中安裝开關，可以手動調節對應的擋，也可以通過傳感器隨時感知人的皮膚溫度和溼度，實現衣服溫度的“智能調控”。

爲應對老人摔倒的問題，劉莉團隊還曾研發一款老年人摔倒防護智能服裝。服裝內集成了氣囊組件、跌倒識別模塊、氣體發生器模塊等。當人體運動速度或者角度發生變化時，通過智能識別模塊，觸發氣體發生裝置，可通過氣囊彈开，起到智能防護的作用。

在電商平台上，搜索加熱羽絨服等關鍵詞，彈出的頁面中出現了“智能芯片實時監控”“石墨烯自發熱”“USB充電加熱”“碳纖維溫控加熱”等詞。商家利用“黑科技”標籤吸引了不少消費者的眼球。

劉莉告訴中青報·中青網記者，此類衣服的宣傳或有誇大功能、偷換概念的嫌疑。

“石墨烯是碳的二維結構，石墨烯引入纖維體系，其分散性就是極其關鍵的一個點。分散性好的石墨烯或者制備得到的復合纖維產品，是可以讓纖維實現快速電加熱效果。但有一些商家添加的並非石墨烯材料。”劉莉說。

除此之外，記者發現部分商家推出了“玻尿酸美膚衣”，以面膜衣爲由頭，聲稱可以起到潤膚、保溼、鎖水等功能，實現37℃恆溫保暖的效果。專家提示，在皮膚表層接觸玻尿酸等產品，很難實現養膚的功效。

但有一類智能服裝已經具備“家庭醫生助手”的能力。劉莉介紹，從2000年左右起，由歐盟支持的10個國家33個合作夥伴展开了智能可穿戴設備的相關研究，實現呼吸行爲分析、心電圖、汗液和肌肉活動等身體數據的監測，協助人類預防和早期診斷心血管疾病。

她告訴記者，紡織品可以充當傳感器，比如基於柔性光纖傳感器、織物電極制備參數檢測的測量帶。其核心部件是生理觀察裝置，使用兩根心電導聯，可測量呼吸率、心率、氧飽和度、體溫、血壓和身體運動等數據，通過鏈接手環或者其他的終端設備，從而實現人體健康數據的長時間採集，實時處理。

劉莉介紹，一款服裝應用於太空，可以連續48小時監測血壓、血氧飽和度、呼吸、運動等數據。這類可穿戴生理監測服裝，應用於消費者領域指日可待。

在她看來，服裝已經不僅僅滿足人們裝飾或者是基本的保暖需求，還能提供安全防護、健康監測等更多功能。

未來可以當鎧甲的衣工融合物

2023年6月，中國紡織工業聯合會專門爲覃小紅團隊主要牽頭承擔的“微納米纖維跨尺度鑲嵌紡關鍵技術及產業化”項目召开了一場鑑定會。這一技術，被專家們認爲達到了“國際領先水平”，其生產线制作出來的紡織品功能持久性強、手感舒適，受到安踏、斐樂、始祖鳥、迪桑特等國內外知名品牌的一致好評。

“大家熟知的GTX面料，屬於一種純紡產品，它的防水防風功能很強，但穿在身上會有些硬，走路譁譁地響；我們現在在研究的，是一種鑲嵌紡技術，把納米纖維混入到面料中去，以增強其功能性，同時讓它穿着舒適。”覃小紅介紹，諸如抗菌、防臭、導溼等功能，就好比是一顆火龍果裏的黑籽，融入火龍果，但沒法一一提取出來。但新的鑲嵌紡技術，能把各種功能疊加到面料上，讓這些功能像附着在草莓表面的黑籽一樣，擺到明面上、功效擴大开來。

“很多人夏天穿的白T恤會出現發黃的情況，但如果在全棉材質裏加入千分之三的納米纖維，就能解決這個問題。”覃小紅說。

她舉例：某國產品牌的童裝，多年來一直使用傳統的純棉面料。如今，隨着越來越多家長看重面料的功能性，要吸溼排汗，能在運動場景中使用，又要柔軟舒適。爲此，該品牌與東華團隊合作建立了自己的“鑲嵌紡”生產线，只要在面料內混入千分之幾的納米纖維，服裝就達到了“親膚貼身”的效果。

“跨尺度鑲嵌紡”的核心問題，就是解決“跨尺度”難題。如何把更細的納米纖維，融入棉、毛、絲、麻等材料中，“它們粗細差了近100倍、线密度差了約1000倍，韌性也不一樣，使用的紡織裝備也不同，需要獨特的設備來制作。”覃小紅說。

她說，預計未來的紡織面料會“Buff疊滿”，集多種功能於一身，甚至還有智能化特徵，在人們睡覺的時候可以監測人的身體狀況。

當服裝與科技結合，服裝被賦予了更多的功能性期待。當導電智能紗线織入面料中，衣服可以做成觸摸屏。只需要拍拍衣袖，即可通過藍牙匹配手機等移動設備，實現接打電話或者是聽音樂等功能。在控制層面上，衣服還可以自定義控制手勢，實現聽歌、地圖導航、追蹤運動圈數、報時、接聽電話、閱讀短信、查找手機等功能，未來會服務於人們騎行、爬山等使用場景。

除此之外，帶有科技範兒的服裝還可以完成實時監測周圍環境的功能。國外一位設計師根據技術創新和傳感器等工具，讓衣服隨着人的呼吸方式和空氣污染情況而改變顏色和圖案，幫助人們評估空氣污染情況。

“科技讓市場有了更多的功能性。”劉莉認爲，未來服裝在減碳、節能等方面承擔着越來越多的責任，會在社會性、功能性上不斷優化，跟人的生活需求結合越來越緊密。

“自發熱、自供電的面料我們也想研發看看。”覃小紅介紹，紡織學者們一直在“儲備下一代技術”，“未來10年，我們的衣服可以當作鎧甲，也可以同時具備舒適親膚的屬性。衣服不只是時尚的，也是衣、工融合產物，蕴含很多‘黑科技’”。

她還發現，一個好的跡象是，越來越多的國貨品牌、國產面料供應商愿意投入人力、物力、財力去研發新一代的紡織品，他們愿意在“黑科技”上花錢。

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