全球纤维纺织品应用大趋势

译/刘树英

 

  为举办2018年第90届世界纺织大会,英国皇家纺织协会牵头,联合英国综合性纺织科研机构锡莱研究所(BSI)、德国海恩斯坦研究院(HTTI)、法国纺织研究院(FTRI)和美国国家纺织中心(NTC)等权威科研机构,共同探讨未来世界纺织品新材料、新工艺和综合系统等应用及发展方面的大趋势。

 

 


  全球生物基纤维应用趋势


  随着全球经济的快速发展,能源危机与环境污染越来越受到人们的关注。如何保持经济的可持续发展是目前迫切需要解决的问题,而生物技术的持续发展及生物基纤维材料在常规和高性能纺织品领域的应用发展,将会不断进入更多新的应用领域。其发展趋势如下。


  研发方向趋势  从传统的木材扩展到竹藤、秸秆、草本植物和藻类植物;从天然纤维材料扩展到蛋白基材料及生物矿物材料;从可再生材料的利用扩展到可再生能源的利用;从宏观材料的简单、初级利用到微观化学成分提纯、分离的再加工利用:从低价值利用到高附加值的利用。所以,近年来生物基产业在主要原料定位上的发展趋势是:由以玉米淀粉、大豆油脂等农产品为主要原料来源向非食物性木基纤维素等植物残体(Residues)和农林废弃有机物基为主要原料来源的方向发展,从而减少农田压力和降低原料成本。


  研发范围趋势  未来生物基纤维材料研究与相关学科不断交叉、渗透,新的学科增长点不断出现,从传统的生物学科及其相关的物理、化学学科渗透到材料学科、能源学科、复合材料学等领域。


  环保性能趋势  自然界生物在长期进化过程中,利用最简单的成分、最普通的条件获得了最稳定的材料结构。人们可以从这种分级结构中得到启发,通过生物拟态或者仿生设计制备出性能优越的复合材料,充分发挥生物基材料可再生、可降解利用的优势,特别是节约、降耗和降能是未来材料发展的必然趋势。


  LVR趋势  即低价值可再生(LVR)发展趋势。欧盟ECOLASTANE研发团队正在致力于低价值可再生生物基纤维的开发,要向盐碱地、荒滩和山坡地等发展,不与粮食争地。如ECOLASTANE研发团队近来在地中海开发的木本种Salt resistance海岛棉,其可生长在海滩上,每年开3次花、结3次棉桃。对其生物质使用先进的低碳生产加工路径,研制开发全新的可再生生物基纤维,测试后发现,其各项功能指标参数相当优异。目前,该研发团队已确定Salt resistance海岛棉、芒草属植物、杏仁壳和松木木屑具备批量生产LVR生物基纤维的性价比优势。


  BPM趋势  未来生物基纤维将更加重视材料基本性能(BPM)的设计要求。未来的BPM研究不但注重其基本性能的改进,还注重赋予其新的功能,注重复合化、高性能化和功能化。


  BBE产业趋势  未来将会出现生物基经济产业(BBE),BBE产业必将有非常广阔的发展前景。必须指出的是,在生物基产业发展初期,社会、环境和战略价值要大于经济价值,国家目标、政府的引导和支持是取得成功的必要条件,适时制定符合生物基纤维发展的战略,保证BBE产业的发展从量增长到基的提高。


  全球智能纺织品应用趋势


  近年来,随着智能材料的不断创新,智能纤维、智能纺织品及智能服装以异乎寻常的速度发展为时尚产品,同时正在促进世界纺织品的升级换代,并将成为未来纺织品竞争的主要焦点之一。其应用动向与发展趋势如下。


  低成本趋势  未来的智能纺织品将具备低成本的组合工艺与高效益的系列技术。有这样,智能纺织品的价格才能被普通消费者接受,展现更广阔的市场。


  环保健康趋势  智能纺织品不仅要求对身体没有危害,而且要求生产过程无污染,节约能源,绿色环保。特别是在智能抗菌纺织品发展中,开发具有无害化永久抗菌效果的纤维与纺织品是一大新趋势。同时,达到生态纺织品标准的无甲醛或低甲醛抗菌也成为一大发展方向。


  任意控温趋势  基于聚合物基复合材料的正温度系数(PTC)控温效应,未来的发展趋势将会采用纳米级导电物质合理掺混和高能射线辐照交联的方法,设计并固定导电颗粒的相对位置,分别实现不同控温点的控温,使之在任意的供电电压下实现自限热加热,达到智能化的任意控温水平。


  智能多功能趋势  基于纳米电子器件的微型化、柔性化及人体工学合理化的服装结构设计,智能纺织品将趋于多功能化。针对智障、残疾人员研发具有定位、轨迹记录、助动和问答等功能的智能多功能纺织品。针对老人和儿童的特殊需求,研发具有定位、生理状态监测显示及无线发送功能的智能多功能纺织品,将是未来智能纺织品应用发展的一大趋势。


  仿生智能趋势  利用人工材料模拟自然界生物体的结构和性能来设计新型智能纺织品,使服装获得由这些特征带来的“天然仿生智能”。例如,受到白色来亨鸡的羽毛多层次结构具有导热、防寒、隔热、防晒、防水和防外界侵害等功能启发设计的防护服,根据亚马逊河流域闪蛱蝶的翅膀特有的周期性多层结构启迪开发的多变色纤维织物。又如,未来智能优化和开发新的自修复纺织品,在自修复同时具有自诊断功能,使自修复聚合物材料实现真正意义上的仿生材料。这将是未来智能纺织品应用与发展的重要趋势。


  LHM趋势  未来由大量纤维以重复堆垒方式形成的纺织品,其纤维线度有可能与光波波长及电磁波波长相接近,因此将会制成具有左手材料特征效应(LHM)的智能纺织品。这种纺织品颠倒了物理学的“右手规律”,具有负相速度、负折射率和理想成像等奇异的物理性质。其突破将会引发人们无限遐想,实现孕育其巨大发展的应用前景。


  全球4D打印服装应用趋势


  4D打印所追求的是让材料以编程模拟的方式,随着预定时间的迁移,自我进行并完成自动形变的新一代工艺技术。展望未来,4D打印是以智能化、自能化为基础,以个性化、时间流程为特征,实现直接制造、现场制造和批量定制的新型制造方式。其未来巨大潜力的生长点表现在:与生物工程的结合,与智能艺术的结合,与消费者个性的直接结合。从市场角度分析,由于人们生活水平的提高与生活方式的改善,多种形式的娱乐与休闲、运动与健身健美等服装消费水平将不断提升,其市场发展前景乐观,潜力可观。所以,在4D打印技术推动下,未来服装产业、消费者、市场形态和全球经济将出现以下发展趋势。


  CPC趋势  在现在这个日常用品都是批量生产的时代,人们都感觉个人定制是非常重要的,基于每个人的体形与脚型都是独特的,定制服装与鞋帽就显得格外重要。开创私人如意定制(CPC)发展趋势是:未来每个人都可以通过4D打印技术定制完全贴身的服装与合脚的鞋款,并且将其用于生产;前景是服装与鞋帽的设计理念、产业模式与市场形态都可以完全改变,这是时装产业跨时代的变革。


  CER趋势  未来的4D打印服装将呈现出商业生态革命(CER)的发展趋势。尽管目前4D打印还只是处于概念阶段,并且能够支撑或者说具备时间认知能力的材料还很少,但科技的发展在出现苗头后总会以惊人的深度裂变。如果说3D打印改变的是制造业生态,那么,4D打印改变的将是整个商业生态。未来,当我们拥有一台4D打印机,在家里或是特定的地方打印几层材料,再通过特定介质触发,过一会儿,一件豪华的礼服或一件繁花似锦的针织毛衣就自动组装好并呈现在我们眼前。因此,4D打印所带来的不仅是材料的革命,更是商业生态的革命。


  IGO趋势  4D技术允许打印服装及其饰件应用无限复杂的几何智能材料,因此可能成为人类解脱服装设计无限目标导向(IGO)的有利因素。目前,计算机辅助设计工具用于手动创建文档和分析设计。开始你要有明确的目标因素,如力度、重量、耐久性和计算机生成的上百种设计,根据目标导向为不同的目标推荐最好的设计。结合4D的时间维度,可以打印无限形状和材料以及强大的计算机设计。没有人可以想象,将来最好的服装,设计师不是想出最好设计方案的人,而是懂得计算机IGO4D时间维度设计的人。


  CNAM趋势  4D打印服装的发展还将呈现出创建新的艺术媒介(CNAM)发展趋势。在未来,“艺术创客”运动必将变得越来越小众,而艺术服装与服装艺术也在借助高新科技颠覆传统的设计艺术与制作工艺,创建新的艺术媒介。新兴的4D打印技术正在被用来创造一种新的现代服装艺术形式,特别是用于造型奇诡、风格独特的时新异彩服饰的制作。这类服饰的制作成本通常比较高昂,工期长难度大,但是4D打印技术却可以轻而易举解决这些问题。


  STM趋势  作为一种全新的制造方式,4D打印服装将呈现出颠覆市场(STM)的重要发展趋势。据英国皇家纺织协会的研究报告显示,未来的4D打印、4D现实设计软件等将推动3D技术和4D技术在2022年达到4000亿美元的规模。这是令人难以置信的数值,2017~2022年5年间,其年复合增长率将在15%?25%之间。将有很多行业来推动这个市场的扩张,包括服装和鞋类产业和纤维产品市场都是推动4D打印发展的基础。另据德国海恩斯坦研究院的预计,未来5~10年,全球快速成型市场将继续以年均20%的速度膨胀;预计至2025年,4D打印服装市场规模可达1000亿美元。


  (译据英国杂志《世界纺织文摘—精选》2017年春季号。原文作者:英国《纺织学会志》副主编艾莉森·沃托娜。本文节选部分内容)

 


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