目前已商业化的这些电子信息智能纺织品给了各界极大的鼓舞和信心,但它们还存在一些亟待解决的问题,如能源供应、柔性集成电路、电子部件的耐水洗和耐汗渍等性能以及各接口的稳定性问题等。
美军和我国军方都已展开了对该类纺织品的研发及应用,主要集中在电子元器件的微小型化和柔性化,基本处于模块化和嵌入式水平阶段。可以预见,未来战场上,单兵只需穿着一件信息化作战服装,就可以通过服装上内置的各种传感器来感知战场和人体的各种状态变化,探测枪伤的位置并给药,通过内置的柔性键盘和开关来处理获得的信息,并通过无线信息传输技术将这些信息传送给指挥部门或邻近的战友,从而接受指挥部门的命令或战友的信息。
2.2变色纺织品
变色材料是指其颜色随着外界环境变化而发生改变的物质。材料变色的基本原理是基于当相应的外界条件发生变化时,材料对可见光的吸收光谱发生变化。变色材料实质是变色染料或颜料,通过将具有变色功能的单体与其他单体共聚或作为侧基引入获得。根据发生响应的外界条件,变色材料可分为光致、热致、电致、压敏和湿敏变色材料,表2给出了其中4类材料的特点。
一般通过3种途径可以获得变色纤维:(1)在溶液纺丝过程中加入变色染料和防止染料转移的试剂,如日本松田色素化学工业公司生产的变色纤维;(2)将变色染料制成色母粒,通过熔融纺丝制成变色纤维,如日本帝人和可乐丽公司制成的皮芯结构的变色纤维;(3)在纤维表面进行涂层或聚合。其中第3种方法还可以直接应用于纱线或纺织品。
具有实用价值的变色纺织品必须具有以下特点:(1)必须能图1柔性电子器件够发生可逆的变色;(2)变色响应速度快,一般为毫秒至秒级;(3)颜色稳定;(4)颜色的重现性、耐疲劳和反复变色性好。
研发用于军用装备的变色纺织品必须选择合适类型的变色染料并通过适当的途径应用到纺织品上。虽然光致和热致变色染料得到了更多的研究和关注,但由于光强和温度属于自然条件,对其敏感的变色染料难以人为主动控制,因此只有通过电场变化控制的变色染料才可以做到人为控制变色,即到任何环境都可以人为调控纺织品的颜色。通过研制变色纤维的方式获得的纺织品具有较好的水洗性和摩擦牢度。该技术可用于军用变色迷彩的研发。
2.3相变材料和智能控温纺织品
根据温度的不同,物质的相态可以发生转变,即发生固-液、固-气、气-液的相转变,在相转变过程中,物质从环境吸收热量或向环境中释放热量。相变材料就是能够随环境温度变化而发生相转变的物质。作为适于工业化应用的相变材料必须具有相变温度合适、储热能力强、相变过程中体积变化小、可逆性好、过冷程度低、导热快、价格低等特点。
目前得到广泛研究的几类相变材料的性能特点如表3所示。
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