電致發(fā)熱類智能紡織品

柔性紡織品加熱系統(tǒng)是加熱技術(shù)的重要應(yīng)用方向之一，由于其具有較好的彎曲和拉伸等性能，因此在穿著者做不規(guī)則活動時仍可以提供加熱功能。目前商業(yè)化應(yīng)用的紡織加熱系統(tǒng)主要有金屬絲及金屬涂層纖維加熱系統(tǒng)、添加導(dǎo)電填料的纖維加熱系統(tǒng)、導(dǎo)電聚合物纖維加熱系統(tǒng)和碳纖維加熱系統(tǒng)。其中，導(dǎo)電聚合物纖維加熱系統(tǒng)具有柔軟性和回彈性好、重量輕等優(yōu)點，與金屬紗線或碳纖維加熱系統(tǒng)不同，即使切割或撕裂，基于聚合物的加熱系統(tǒng)也能繼續(xù)工作，不會出現(xiàn)正常使用時短路的情況。下圖所示為ThermoSoft公司開發(fā)的FiberThermics^®導(dǎo)電聚合加熱系統(tǒng)。

ThermoSoft公司開發(fā)的FiberThermics^®導(dǎo)電聚合加熱系統(tǒng)

目前，發(fā)熱服裝在市場上的應(yīng)用較為廣泛。如，Ardica發(fā)熱夾克使用鋰離子電池為導(dǎo)電纖維供電加熱，能保持穿戴者溫暖 3 ～ 8 h（視加熱溫度高低）；warmX發(fā)熱內(nèi)衣采用銀纖維加熱系統(tǒng)，鋰離子充電電池可供使用2.5 ～ 5.5 h（視加熱溫度高低），充電時間約需3 h；此外，美國Columbia（哥倫比亞）的發(fā)熱外衣、Venture的發(fā)熱外套及加熱肩部治療墊、Yosoo可調(diào)式膝蓋加熱墊等產(chǎn)品也采用不同種類的導(dǎo)電纖維發(fā)熱。這些產(chǎn)品的共同特點是都裝配有加熱墊、自動30 min安全計時器和個性化溫度控制器。

Ardica發(fā)熱夾克

warmX發(fā)熱內(nèi)衣

Venture發(fā)熱外套及加熱肩部治療墊

哥倫比亞發(fā)熱外衣

Yosoo可調(diào)式膝蓋加熱墊

能量收集類智能紡織品

智能紡織品的能量收集主要有光伏能量收集、壓電能量收集和摩擦能量收集等 3 種方式。其中，光伏能量收集是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)，主要由太陽能電池板、控制器和逆變器 3 部分組成。其原理是太陽在照射光伏能量收集裝置時發(fā)生光電效應(yīng)，由于入射光的光子能量大于電子的束縛能，所以產(chǎn)生自由電子，從而把太陽光轉(zhuǎn)換為電壓和電流。目前商業(yè)化的柔性太陽能電池光伏能量收集產(chǎn)品包括Eclipse Solar Gear的太陽能背包、Tommy Hilfiger的太陽能外套等。

Eclipse Solar Gear的太陽能背包

Tommy Hilfiger的太陽能外套

壓電能量收集通過壓電材料將結(jié)構(gòu)振動轉(zhuǎn)換為電輸出進(jìn)而進(jìn)行收集，引起壓電材料不平衡變形的可以是彎曲、壓縮、拉應(yīng)力和應(yīng)變等�？捎糜谀芰渴占�紡織品的壓電材料包括壓電陶瓷、壓電聚合物（如聚偏氟乙烯）、碳納米管等。Piezo Films Kureha開創(chuàng)了第一個壓電薄膜的商業(yè)化應(yīng)用，其開發(fā)的KF Piezo利用一種獨特的結(jié)晶聚偏氟乙烯（KF聚合物），具有卓越的壓電性能。此外，賓夕法尼亞州卡內(nèi)基梅隆大學(xué)發(fā)明了壓電能量收集鞋墊Solepower，該可拆開鞋墊內(nèi)部有一個壓電能量收集系統(tǒng)，允許電力儲存在鞋外的電池組中，鞋墊步行 1 h的電量可提供手機(jī)充電2.5 h。

Piezo Films Kureha的壓電薄膜

壓電能量收集鞋墊Solepower

摩擦能量收集通過摩擦的方式使得物體帶電荷進(jìn)而進(jìn)行收集。韓國Sungkyunkwan大學(xué)的研究人員已經(jīng)展示了一種具有高發(fā)電性能的柔性摩擦納米發(fā)電機(jī)（WTNG）。其將聚二甲基硅氧烷（PDMS）建基于氧化鋅（ZnO）納米棒和銀涂層的織物上，在互相摩擦?xí)r產(chǎn)生摩擦能量。目前，智能紡織品的摩擦能量收集還處于研發(fā)階段。

Sungkyunkwan大學(xué)研發(fā)的摩擦發(fā)電機(jī)

(來源：紡織導(dǎo)報）