把智能服装舒适地穿在身上,依然任重而道远

2020-10-29 16:05:19 来源: 科技日报 作者: 刘园园

科技日报记者 刘园园

10月22日晚,华为在发布年度新款旗舰智能手机Mate40系列的同时,也发布了智能腕表等多款智能可穿戴设备。全球知名市场研究公司IDC预测,尽管受疫情影响,2020年全球可穿戴设备的出货量将达到3.96亿。

在可穿戴设备中,织物电子占有重要席位。日前,香山科学会议召开学术讨论会,专门探讨织物电子、传感和计算的学术前沿、核心技术与应用展望。

颠覆传统纺织技术和产品

织物电子,顾名思义,肯定跟纺织有很大的关系,但是它是新兴的电子技术。“织物电子是在纤维或纤维集合体(或面料)维度上生成电路、传感(执行)、能量、计算和通信器件的电子技术。” 电子科技大学教授陈东义表示。

“织物电子器件是指具有产生、传输、调制和测量电子功能的纤维或纤维集合体(纱线和织物等)器件。”香港理工大学智能可穿戴研究中心陶肖明教授在主题报告中如此定义。

陶肖明介绍,织物电子器件有两类,一类用具有电子功能的材料直接生成纤维、纱线或织物,另一类用微电子器件如芯片结合于纤维中再形成织物多功能器件。织物电子器件具有柔性、大面积、三维变形、轻盈、透气、穿着舒适等优势。

陈东义认为,18世纪60年代的第一次工业革命是以棉纺织业的技术革新为始,依靠瓦特蒸汽机的使用所驱动的,而这次纺织智能化变革则是先进材料、电子和计算技术驱动的纺织领域的技术与产业革命。

在陈东义看来,智能织物与服装将是对传统纺织概念、技术与产品的颠覆,将促生一个崭新的战略性支柱产业,也形成一个新概念的织物电子/光电子产业,而且将支撑前瞻性可穿戴医疗仪器产业。

“过去20年里,各国政府和企业在该领域投入了大量科研资源,并取得初步成效。” 陶肖明介绍,据英国剑桥大学预测,2022年采用智能纺织品的可穿戴产品市场将达到700亿美元。

发展仍处于初级阶段

说完织物电子的重要性,不得不承认,我们平时能接触到的织物电子产品主要还是把智能器件镶嵌在鞋子或衣服上,这可不是织物电子的终极追求。

“目前织物电子发展还处在初始阶段,传统电子领域产品开发依然占据主导地位,因此大多数智能服装研究主要专注于如何将器件和模块缝制或嵌入到衣服或如何增强可靠性、牢固性等技术问题,而忽视了纤维和织物电子研发与加工技术问题。”陈东义指出。

在陈东义看来,正是这种不平衡,使电子器件与智能服饰很难充分融合,智能服装也难以从传统服装中脱颖而出。

陶肖明认为,织物电子技术结合了纺织品的舒适性、轻盈、手感和外观,以及电子产品的功能性、连接性和智能型,无疑极具市场潜力。但是可靠性高、交叉兼容性和标准、设备适用性、材料可用性和间接成本等方面的挑战,一直阻碍着许多织物电子产品的商业化。

“织物电子器件或系统包括传感技术、数据传输和存储、数据显示、控制、能源供给技术、连接技术等。如何在保留电子器件的功能性和可靠性的同时,还具备织物优异的可穿戴特性是目前织物电子领域发展的目标和瓶颈所在。” 陶肖明表示。

陶肖明认为,理想的织物电子器件或系统的功能材料结构和性能方面还存在一系列的挑战。“阻碍织物电子系统发展的主要原因是其器件性能不足、生产加工一致性低、缺乏系统的研究和标准。”陶肖明表示。

对于相关对策与建议,陈东义提到,织物电子可以从纳米材料和结构上寻找突破,而健康与医疗应用则是“杀手级”应用的切入点;传统电子、柔性电子和织物电子的结合是近期智能织物与服装产品化的重要途径。

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责任编辑:冷媚