人工智能時代下紡織服裝產(chǎn)品設(shè)計新路徑探討

人工智能時代下紡織服裝產(chǎn)品設(shè)計新路徑探討

摘要：人工智能技術(shù)具有較好的自適應(yīng)能力，21世紀10年代中期，世界掀起新時代人工智能產(chǎn)業(yè)化浪潮，中國也于2017年提出“新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃”?？v觀人工智能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展歷程，可以將其分為知識工程產(chǎn)業(yè)化-模糊邏輯產(chǎn)業(yè)化-智能機器人產(chǎn)業(yè)化-新時代人工智能產(chǎn)業(yè)化四個階段。人工智能技術(shù)飛速發(fā)展，并逐漸與互聯(lián)網(wǎng)，生命科學(xué)，醫(yī)療健康，紡織服裝等科技結(jié)合，這不僅促進了人工智能技術(shù)的多元化發(fā)展，也使可穿戴服裝步入智能時代。近年來，可穿戴智能服裝研究主要集中在傳感器、柔性電極、電池、自供電設(shè)備、超級電容器、紡織天線方面，對智能服裝整體設(shè)計的研究報道較少。本文對不同種類智能紡織及服裝產(chǎn)品的制備方法及功能等方面進行歸納，對織物及服裝產(chǎn)品的設(shè)計路徑進行系統(tǒng)總結(jié)，提出新的設(shè)計構(gòu)思，并對其發(fā)展趨勢進行展望，以期推動智能紡織服裝行業(yè)的發(fā)展。關(guān)鍵詞：人工智能；紡織服裝；設(shè)計1智能紡織及服裝產(chǎn)品的制備方法及功能智能紡織及服裝產(chǎn)品是指利用紡織、服裝、電子、信息、材料、傳感及系統(tǒng)控制等技術(shù)加工制成的能夠感知、響應(yīng)或適應(yīng)外界環(huán)境變化及刺激的紡織及服裝產(chǎn)品，包括纖維、紗線、織物、服裝和附加設(shè)備。根據(jù)智能紡織品的反應(yīng)能力不同：將其分為消極智能紡織品、積極智能紡織品、高級智能紡織品；根據(jù)智能紡織品原理不同，大致分為智能凝膠紡織品、智能變色紡織品、智能防護紡織品、智能電子紡織品]。智能紡織品主要通過以下幾種方式實現(xiàn)智能化：(1)在制備纖維過程中對高聚物或天然高分子改性；(2)采用特種纖維與普通纖維混紡；(3)對織物進行后整理；(4)通過縫制、刺繡等技術(shù)在紡織及服裝品上嵌入智能電子元件。1.1消極智能紡織及服裝產(chǎn)品消極智能紡織及服裝產(chǎn)品是指當環(huán)境發(fā)生變化或者受到外界刺激時，能夠感知的紡織及服裝。已經(jīng)開發(fā)出來的光導(dǎo)纖維、光學(xué)傳感器類織物、抗紫外線織物及服裝、陶瓷涂層織物等均屬于消極智能紡織及服裝產(chǎn)品。光導(dǎo)纖維由傳輸光模的芯材及折射率較低的鞘材組成，可以傳輸可見光、紅外線、紫外線、激光等不同波長及種類的光，根據(jù)傳輸光模的數(shù)量不同分為單模光纖和多模光纖；根據(jù)所用材質(zhì)不同分為石英玻璃光纖和塑料光纖。目前光導(dǎo)纖維在紡織服裝領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括(1)能導(dǎo)光的紡織；(2)將用光導(dǎo)纖維制成傳感器后應(yīng)用于智能紡織及服裝方面?？椢锛胺b的抗紫外線性能一般可以通過改善纖維原料性能、調(diào)整織物結(jié)構(gòu)參數(shù)、改善染色工藝及改性處理四種途徑實現(xiàn)。陶瓷涂層織物就是將陶瓷粉體均勻地分散于粘合劑中，涂敷于織物表面進行改性以實現(xiàn)其相應(yīng)的抗紫外線、抗菌等功能，常見的紫外線屏蔽陶瓷有氧化鋅、二氧化鈦等；常見的消臭功能陶瓷有活性炭、氧化鋅、二氧化硅、氧化鋁、氧化鎂、金紅石、蛇紋石等。1.2積極智能紡織及服裝產(chǎn)品積極智能紡織及服裝產(chǎn)品是指當環(huán)境發(fā)生變化或者受到外界刺激時，不僅可以感知而且能夠做出反應(yīng)的紡織及服裝。已經(jīng)開發(fā)出來的溫敏纖維、智能調(diào)溫紡織品、智能變色服裝、GPS定位服裝、抗菌織物及服裝等均屬于積極智能紡織及服裝產(chǎn)品。溫敏纖維是采用溫度敏感性高分子材料和靜電紡等技術(shù)制備的，其中胡娟等人開發(fā)的PNIPAAm/EC復(fù)合納米纖維在25℃時，具有較強的親水性，當溫度為40℃時，疏水性明顯增強，具備良好的溫敏性，可用于智能型載藥材料。智能調(diào)溫紡織品是指對溫度或溫度變化有響應(yīng)能力，可以實現(xiàn)雙向調(diào)節(jié)作用的智能紡織品，其調(diào)溫原理是相變物質(zhì)隨外界溫度的變化實現(xiàn)液態(tài)-固態(tài)的可逆變化進而調(diào)節(jié)紡織品自身的溫度。智能變色服裝根據(jù)反應(yīng)機理不同分為光敏智能變色服裝和溫敏智能變色服裝，主要應(yīng)用于作戰(zhàn)服、警示服、舞臺裝、日常穿著類變色服等，克里斯·埃貝研發(fā)的“體溫計”智能變色嬰兒服可以根據(jù)嬰兒體溫顯示不同顏色，溫度越高，顏色越淺，當體溫超過37攝氏度時，服裝變?yōu)榘咨?。GPS定位服裝可以實時監(jiān)測穿戴者所在位置，主要用于預(yù)防兒童、老人及野外探險者丟失，劉力源等人設(shè)計的定位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以實時定位室外環(huán)境下的目標物體，并準確的顯示到顯示器上，可與傳統(tǒng)紡織服裝材料結(jié)合開發(fā)防走失GPS定位服裝?？咕椢镆话悴捎每咕w維或通過后整理改性技術(shù)把抗菌劑固接到纖維上來實現(xiàn)其抗菌效果。2紡織及服裝產(chǎn)品的設(shè)計路徑總結(jié)及新構(gòu)思2.1紡織及服裝產(chǎn)品的設(shè)計路徑在進行紡織品設(shè)計前，一般會先對市場及消費者進行調(diào)研，調(diào)研內(nèi)容包括使用環(huán)境特點、顏色及款式的喜好、穿著時間、穿著舒適性及功能性等方面的需求，進而確定目標產(chǎn)品。目標產(chǎn)品確定后，開始設(shè)計構(gòu)思，分別從織物組織、規(guī)格、花紋等方面進行搜集、篩選實現(xiàn)目標產(chǎn)品可用的設(shè)計手段，根據(jù)需求度篩選出最合適的設(shè)計手段。然后選擇制造工藝，并從實現(xiàn)成本、功能性、最終效果滿意度等各方面進行綜合評價反饋調(diào)整設(shè)計方案并確定最終設(shè)計方案，完成紡織產(chǎn)品的設(shè)計2.2服裝產(chǎn)品的設(shè)計路徑新構(gòu)思在人工智能時代下，科技飛速發(fā)展，設(shè)計師及科研人員可以嘗試由科技發(fā)展與市場需求相結(jié)合的引導(dǎo)式設(shè)計新思路，設(shè)計路徑如圖3所示。新的設(shè)計路徑將推動智能紡織及服裝產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，促進其轉(zhuǎn)型升級。智能紡織服裝產(chǎn)品加工過程較為復(fù)雜，很多產(chǎn)品處于研究開發(fā)階段，尚未形成完整產(chǎn)業(yè)體系，而且市場上見到的智能紡織服裝產(chǎn)品價格普遍較高且存在一些缺陷，導(dǎo)致消費者接受度較低。為了解決這一問題，科研人員可以嘗試通過市場需求及滿意度調(diào)研，結(jié)合先進的科技發(fā)展來引導(dǎo)智能紡織服裝產(chǎn)品的設(shè)計研發(fā)。3智能紡織及服裝產(chǎn)品設(shè)計的要點、難點及亟需解決的問題智能紡織及服裝屬于交叉學(xué)科研究領(lǐng)域，設(shè)計時需要考慮紡織、服裝和材料等方面的關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計的要點、難點及亟需解決的問題主要包括以下幾個方面：(1)如何將可導(dǎo)電能和數(shù)據(jù)的纖維編織到面料當中，并同時滿足優(yōu)良的導(dǎo)電和可穿戴性能；(2)批量生產(chǎn)技術(shù)，即如何把導(dǎo)線，傳感器，節(jié)點嵌入到織物的紡織，裁剪，縫制工藝及同時把可導(dǎo)電和不可導(dǎo)電纖維，將電極和壓電監(jiān)測織物塊一次性地編織成衣；(3)如何研發(fā)出同時具有導(dǎo)電性、柔軟可穿戴性、易裁剪、易縫制性、耐洗滌、耐久性好的材料；(4)如何將電子器件集成到面料上并具有耐久性、耐洗滌性方面的連接和包裝技術(shù)等；(5)智能服裝的電源如何實現(xiàn)輕便、易攜帶、節(jié)能環(huán)保，可循環(huán)使用等；(6)如何保障智能服裝的安全性。4結(jié)語本文提出的由科技發(fā)展與市場需求相結(jié)合的引導(dǎo)式設(shè)計思路對未來紡織及服裝產(chǎn)品設(shè)計具有一定的意義。將4D打印技術(shù)與人工智能技術(shù)結(jié)合應(yīng)用于紡織及服裝產(chǎn)品的開發(fā)具有一定的可行性。隨著人工智能技術(shù)、智能柔性可穿戴材料、電子等相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，智能紡織及服裝產(chǎn)品也越來越柔軟，穿戴靈活性越來越好。未來智能服裝的發(fā)展將注重電子器件的微型化和柔性化研究、電子元件與服裝契合方式及連接件的研究、智能服裝的功能執(zhí)行性、可靠性、耐久性、可穿著和可維護性研究、智能服裝的熱濕舒適性研究、電子原件與人體皮膚接觸的感覺舒適性研究、服用安全性研究等。相信不久的將來，科研工作者將研發(fā)出舒適性好、功能穩(wěn)定、耐洗滌性好、實用性強、綠色環(huán)保型智能服裝產(chǎn)品。參考文獻[1]李國強.新型人工智能技術(shù)研究及其