智能服装的发展现状

胡瑶++梁丽君++李津

智能服装将最新科技与传统纺织及服装设计与工艺相结合，综合材料、电子、机械、自动化、计算机、信息、通讯等工业最新技术成果，在多学科技术相互渗透下，内涵不断延伸，技术快速发展，产业持续升级，促使整个纺织服装行业由劳动密集型向技术密集型进行转变。

欧美国家近二十年来对于智能服装的发展非常重视，心电和呼吸监控智能服装逐渐应用到医院护 理和家庭护理当中，提高了病人的生活质量，同时也大大降低了护理的成本。由于目前智能服装还不能很好地将传感器、电子器件、电源器件和导线不显眼集成到服装中，因此用于长期健康监控的智能服装的舒适性有待改进。高稳定性和高精度的柔性传感器技术、超低功耗电子技术和新型服装加工技术是智能服装应用和发展的基础，这些技术部分還处于产业化前期，因此要把这些技术整合实现具备高精度、高稳度性测量、高舒适性和长时间续航的智能服装还需要一定的时间。

近年来我国在智能服装领域也取得了一些进步，相关的先进技术具备进入产业化应用和推广的潜力，但是由于应用智能服装作为人体健康监控和预警是一个系统工程，需要一个互联网平台将穿戴智能服装的个体、移动设备、医疗机构和医护人员这些节 点有机结合起来，才能为人们的健康监控和疾病预防提供最佳的服务。

长期以来，困扰智能服装的问题是低电池容量、电子设备的高能耗和柔性传感器（尤其是高精度和高稳定性柔性传感器）的缺乏。近年来，低功耗电子设备、柔性电池和高容量电池发展迅速，柔性传感器已经成为了智能服装的瓶颈。因此，柔性传感器材料的研究也成为了目前研究的热点。通过解决柔性传感器和互联网平台的瓶颈技术，智能服装能够在慢性疾病监控预警和老年人护理中发挥重要的作用，其市场潜力非常巨大。在为人们提供更好的健康服务的同时，也能缓解医疗机构和养老机构的压力，具有很好的社会效益。智能服装的研发过程中还涉及到三个关键技术。

（1）高精度与高稳定性柔性传感器的的制备技术

柔性传感器能够监测人体的心电、呼吸、血氧、汗液成分、人体温度、人体运动状况、人体尺寸变化等静态和动态生理参数，是智能服装感知人体生理信号和获取外界环境变化的关键部件。新型柔性传感器的开发和柔性传感器的精度与稳定性的提高是急需解决的关键技术，通过大比表面积、自粘附、生物兼容的新型柔性导电材料和半导体材料的研发，可以实现人体生理信号的长期稳定测量的高效传感器的研发。

柔性传感器是连接电子设备和人体之间的关键感知元件，柔性传感器是将导电材料和柔性基底结合形成电阻型、电容型、电感型或压电型传感器，目前研究最多的是电阻型传感器，欧洲的MyHeart项目就是以镀银织物为传感器采集人体的心电信号，香港理工大学的Small sensors 项目在良好弹性针织织物表面涂上导电薄层形成柔性电阻传感器，已经应用到鞋底压力分布测量、人体运动测量。柔性传感器的稳定性和可重复性是目前研究的重点，最近几年，制作纤维级柔性传感器、柔性生物传感器和柔性芯片也受到越来越多的关注。

（2）智能服装的制备技术

智能服装能够感知人体的生理参数的变化和外界环境的变化，并做出相应响应以保护人体免受外界伤害或对人体自身生理参数异常变化做出预警。传感器、电子设备和线路不显眼地集成到服装并且不影响人体的服用舒适性是智能服装制备的关键技术，低功耗电子设备、小尺寸柔性传感器和柔性电路技术可以满足高性能智能服装的制备要求。

智能服装的制备主要是将传感器、电子器件、电源器件和导线集成到服装中，柔性电池和可拉伸的柔性电池已经被开发出来，柔性导线直径能达到0.3mm甚至更小，电子元器件的低功耗能够满足使用电池供电进行长时间测量的要求。丝网印技术与高性能纳米复合材料能够实现在服装上印制稳定的电路和导线，微纳米加工技术能够不显眼地将微型芯片直接植入到服装的某个部位，使智能服装与普通服装不会有明显的差异，这种高度集成的智能服装是未来智能服装发展的方向。

（3）柔性传感器和智能服装的评价技术

2009年，香港理工大学开发了用于表面生物电干电极动态噪声性能测试的动态评价系统。近几年，天津工业大学研制了一系列织物传感器的力学电学性能测试仪器，能够用于压电压阻传感器的各项性能指标的测试。智能服装的服用舒适性是其重要的性能指标，香港理工大学研制的Walter暖体假人能够对服装的热湿舒适性进行科学客观的评价。

新型柔性传感器和智能服装性能评价是提高质量的重要手段。通过开发和应用柔性传感器测试仪器，对柔性传感器的灵敏度、精度、稳定性、重复性和迟滞等关键技术指标进行系统的测试，通过人工气候室和暖体假人对智能服装的舒适性进行测试评价。

随着电子技术、材料技术和互连网技术的快速发展，科技投入力度的逐年加大，以及大公司的介入，智能服装领域已经取得了巨大的进步。随着柔性传感器技术和柔性材料微纳米加工技术的快速发展，智能服装将有望突破技术瓶颈，拥有巨大的市场潜力。相比较于现有的智能可穿戴设备，无疑集成柔性传感器的智能服装能够更好地与人体结合，实现长期连续的监控而不对人们的生活产生任何不便，智能服装将能够为现有的医疗和养老模式变革提供强有力的技术支持，因此，可以预见未来智能服装将有一个非常巨大市场规模。