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【機能紡織百科】智能化X綠化,戶外服飾迎向機能新戰場

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編按:本機能紡織百科專欄由《健行筆記》與《明基材料Xpore》共同推出,專欄內將邀請各領域專家與大家分享最新織品科技。本集受訪來賓為輔仁大學織品服裝學系-古德興副教授,以下整理副教授口述紀錄。


47bcc1e40910e8793aaf5eaf32107778.png▲圖/古德興副教授提供

戶外運動者對機能布料一定不陌生,但除了大家熟知的透氣排汗、發熱涼感等機能外,能感應環境變化、主動因應調整的「智能紡織品」更是現今戶外服飾的發展重點。除了利用纖維材料的物理特性達到主動調節功能之外,結合了電子傳感器、能夠讀取生理訊號的智能紡織品在戶外領域的應用範圍也愈來愈廣。本集將與大家分享機能紡織的智能化發展、運動加乘醫療的應用,以及因應全球永續環境的生產趨勢下,從原料到成衣有哪些不可不知的環保技術。


一、智能紡織品在機能服飾上有哪些應用?

廣義來說,將智能纖維材料做為織物原料,進而製為成品者皆可算作智能紡織品。智能織物的特色在於能夠感知外在環境變化,並做出相對應的調整,而根據它對應調整的方式,又可再分為「電子式」與「非電子式」兩大類,其於機能服飾上的應用如下:

  • 電子式 I 結合電子元件

此類智能紡織品會將微電子元件和織物組合,用以達到傳感或主動調節的目的,這項技術目前大多運用在底層衣或緊身服裝上,例如監測人體的溫度、心律等生理數據,再搭配電能輔助加熱等裝置,達到主動調節的功能。(註:保暖中層與防護外層不夠貼身,現階段尚無法進行有效監測。)

而另一項在戶外領域相當受歡迎的則為發光紡織技術,相關應用產品諸如發光背心、發光帽等等,它能讓使用者在夜間行走更安全、更易辨識。過往發光服飾多是透過外掛方式將電子元件扣合到服裝上,但現今已可將元素直接編織至布料內,甚至在最初的紗紡階段即製出有發光特性之紗線,大幅提升其實用性。而電子織物的最大挑戰-耐洗性和電池問題,近幾年來亦已有諸多對應的解決之道,例如以附著力強的導電銀漿在織品上印刷電子電路,以便製出可水洗的導電布料,以及研發輕量、可摺疊之織物鋰電池。

紡織名詞小百科:導電銀漿
導電銀漿(Silver conductive ink)是一種由銀粉、樹脂及黏合劑組成的導電漿料,可強力附著於多種材質上(例如紡織布料),並藉由漿料中銀粉的高導電特性為產品達到導電及傳遞訊號之功能。


  • 非電子式 I 結合物理或化學應用

此類智能紡織品並未內崁電子元件,而是利用材料的物理特性、或再經過化學加工,讓織物能夠感應環境變化並做出調整。舉例來說,將具有相變化特性之材料(又稱PCM) 加入紡織纖維中,即可製成具恆溫特性之調溫紡織品。此類材料在遇冷、遇熱時會改變相態,並在轉變相態的過程中吸收外來的溫度變化,除了有助紡織品或服裝維持於一個特定溫度區間內,且該溫度區間的選擇,可視活動特性與使用環境的外界溫度範圍加以區別。此類技術除適用於戶外服飾,也常做為寢具類之應用,知名的Outlast智能恆溫技術即為此例,以此技術製作的床墊表布,可依人體睡眠時之體溫變化調整溫度,維持恆溫舒適。

而除了溫度調節,智能紡織品亦可因應溫度產生變色,以戶外服飾來說,已有廠商開發出能感應溫度而變化顏色之迷彩服,它的感溫變色油墨在春夏高溫時會呈現綠色,但當時序進入秋冬,氣溫低於一定溫度後則轉為棕色,符合野地入冬後轉為枯黃的色彩變化,更發揮迷彩服要達到的隱藏效果。

紡織小百科:什麼是PCM相變材料
PCM 的全名為 Phase Change Material,這類材料會在「相態改變」時釋放能量,例如在遇熱時吸收熱量轉為液體、遇冷時放出熱量變為固體,藉其熱量收放之反應即可主動調節溫度。


二、機能性布料跟醫療保健有什麼加乘應用?

目前最常見的運動加乘醫療應用,多是透過機能布料設計能加壓固定、支撐肌肉的各式護具(例護膝或護腰),或是在布料加入遠紅外線放射素材做為保健訴求。但放眼未來,機能性穿戴式智能紡織品還可以達到以下三類應用:

  • 生命表徵類:監測心律、血壓、體溫、呼吸、血氧、濕度...等
  • 疾病類:監測睡眠中止、聽力、心血管...等
  • 其它:監測緊張、疲勞、情緒…等

綜合上述監測數值,除了可以根據生理大數據掌握個人健康狀況,更可以進一步提供運動量建議,但也由於涉及數據收集後的資料傳輸、後台運算與顯示裝置等相關配套,目前服裝應用的概念很多,但商品化的部份還不多,是一塊相當有跨界發展潛力的新領域。

e6f734302b1226615818f75e84236ef1.png▲搭配資料傳輸、後台運算與顯示裝置等相關配套,機能性穿戴式智能紡織品未來發展潛力可期(圖片來源:123RF)


三、兼具機能與環保,是戶外服飾未來趨勢

歐盟在 2021 年初公告的「永續紡織策略藍圖」中表示,未來的紡織品需具備耐用、可維修、可回收、具能源效率…等特性,以符合循環經濟之目標,這也是目前重要的全球共識。在機能布料的生命週期裡,無論是從上游的綠色素材選擇、中游的綠色織造,到下游成衣的商業模式,都有許多綠色技術及作法可以導入。

以上游的素材選擇來說,採用寶特瓶回收製成的聚酯纖維、海洋回收紗做為生產原料,可以減低資源的浪費,而利用玉米等作物製成之聚乳酸 PLA 為原料(具生物分解性),也可以降低對環境造成的影響,或回歸使用天然纖維、甲殼素、大豆蛋白、澱粉等生物質素材,都是具環境友善概念之原料。到了中游織造階段,使用原液染色、無水染色、新型印花技術等,皆可以節省水資源之使用。在下游成衣廠部份,除了廢棄之舊衣回收與改造之外,甚至可以推出共享經濟概念的租衣平台,鼓勵同一產品重複利用。

總結來說,「智能化」能讓機能織物更有效率地解決使用者問題,但追求效能的同時,也必須以「綠化」解決織物生產延伸的環境問題,兼顧人與環境的需求,是現今機能紡織需要面對的全新挑戰。


本集來賓X戶外花絮
7dd460d6129b252c289040a55d92a3ac.png輔仁大學織品服裝學系-古德興副教授
喜愛在休假時帶著孩子一同至郊山步道輕健行。圖為烏來台車站,另外三峽大板根森林亦是閤家同歡好去處。


永續機能織物小百科
Xpore 持續追求永續發展,將對地球的影響降到最低,在開發布款時,除了無氟無溶劑的自製膠膜外,也特意選擇環保原料及無氟加工方式等,更承諾於 2024 年前,將全面選用再生原料製成的布料。

Xpore 為明基材料旗下眾多品牌之一,致力於提供永續防水透氣織物解決方案,並將科技管理思維引進紡織產業。Xpore 研發具備超高防水透氣透濕機能的微孔奈米薄膜,結合客製化布料,打造市面上少有的 100% 無氟、無溶劑、無毒安心、環保永續的機能織物,提供擁有永續意識的冒險家全面保護,從容應付各種天候變化,悠遊探索無限世界。

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看完後我覺得...

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