智能可穿戴纺织品的专利布局与机遇——访北京三聚阳光知识产权服务集团有限公司总裁张建纲

得益于功能上的不断创新,智能可穿戴纺织品市场的需求持续扩大,全球智能纺织品市场预计到2028年将达到1447.25亿元。为从专利视角全面深入地了解智能可穿戴纺织品行业的发展趋势、竞争态势、面临的机遇和挑战等,本刊记者对北京三聚阳光知识产权服务集团有限公司总裁张建纲进行了专访,为行业的进一步发展提供有价值的参考和建议。

智能可穿戴纺织品用电活性纤维材料

为促进智能纤维材料和智能可穿戴纺织品的发展,对智能可穿戴纺织品用电活性纤维材料进行了全面的陈述。总结了近几年纤维基和织物基智能可穿戴纺织品的发展现状;介绍了电活性纤维材料的定义、常用制备方式、发展过程以及最新研究进展,并对其应用领域进行系统分类与性能探讨,包括应变传感、电致变色、智能调温、能量收集与存储等领域;讨论了目前电活性纤维材料用于智能可穿戴纺织品的发展潜力和面临的问题;最后指出其未来发展方向,以期为电活性纤维材料在智能可穿戴纺织品中的广泛应用提供理论和技术参考。

基于光电子技术的智能可穿戴纺织品

近年来光电子技术飞速发展,在各领域发挥重要作用,尤其在能源和传感领域有较大突破。与此同时,智能可穿戴作为智能终端产业下一个热点已被市场广泛认同,将光电子技术应用于纺织领域制备智能可穿戴设备是一个必然的趋势。纺织材料的柔性、可穿戴性及成熟的加工技术使其成为了智能电子设备的优良载体,结合光电子技术,智能纺织品可具备多种附加功能,包括传感、集能、交互等。重点讨论和总结基于光电子技术的智能可穿戴纺织品的分类、发展及应用,以便更好地与传统纺织结构或技术融合,推进智能纺织品在各个领域的发展。

聚合物基石墨烯复合纤维及其纺织品研究进展

针对高纯石墨烯纤维可纺性差、成本高及分散难等问题,归纳了石墨烯的功能化改性方法,并对聚合物基石墨烯及其纺织品的研究进展进行综述。通过石墨烯与聚合物基体相的相互作用分析,深入探讨石墨烯对聚合物基石墨烯纤维微结构的影响机制,提出聚合物基石墨烯纺织品开发面临的技术挑战和理论难题。研究表明,石墨烯的高导电性和聚合物基体的柔性赋予聚合物基石墨烯纤维良好的可编织性,可确保其在拉伸、扭转、冲击等条件下具有良好的电导率稳定性,有望加快柔性可穿戴纺织品的开发进程。最后指出,利用可控和可预测的加工技术,在解决石墨烯高效分散的基础上可解决石墨烯高成本的问题,是聚合物基石墨烯纺织品的重要研究方向。

智能纤维及智能纺织品的最新进展

随着对先进纳米粉体和功能性纤维应用研究的深入,特别是纳米纤维、石墨烯、碳纳米管(CNT)、光导纤维、光栅纤维、光散射纤维、导电纤维、压电纤维、热敏纤维、光变色纤维等的发展,以及微型电子元件、芯片、计算器、薄柔型新电源、微小传感器及手机和移动网络的应用普及,声音和画像识别等先进技术的出现,智能纤维及智能纺织品或电子纺织品(e-textiles)的发展十分迅猛,并已应用于通信、电子电力、医疗、保健、国防军工、单兵装备、防护服、体育休闲用品、重劳动工作服与智慧城市建设等领域。文章介绍了全球智能纺织品市场的现状,并就智能纤维及相关产品的开发与应用进行了梳理。

导电纤维用于可穿戴智能纺织品的研究进展

导电纤维作为可穿戴智能纺织品的枢纽,因其优异的导电性与力学性能,在电子、医疗、军事、航空航天等领域被广泛应用。文章根据近年来国内外柔性导电纤维的研究成果,系统地概括了导电纤维的类型、特点、制备方法、性能及应用。最后,对柔性导电纤维的缺陷与不足进行总结,对其发展前景与趋势提出展望。

混合式线上教学平台在“智能纺织品与可穿戴技术”研究生课程教学中的应用

近年来,随着线上教学平台的迅速发展及其与传统线下教学的优势互补,高校在开展线上教学活动的过程中,选择线上教学平台并对多种教学平台的高效综合使用,成为保障线上教学质量的关键。以研究生课程“智能纺织品与可穿戴技术”教学为例,基于雨课堂和腾讯会议混合式线上教学平台综合使用的教学实践,探讨混合线上教学平台在线上教学中的应用,提升教学质量,推动教学改革,为社会培养更多的纺织专业人才。

功能纤维与智能纺织品最新进展

本文论述了近期各种功能纤维如中空纤维分离膜(包括超滤、反渗透、膜生物反应器MBR、气体分离)、塑料光纤、吸音纤维及纺织品、蓄热保温纤维及织物、水溶性纤维、血液净化吸附纤维、防臭抗茵纤维、生物降解纤维(包括聚乳酸、甲壳素)、纳米纤维(包括先进熔纺法、熔喷法、静电纺及纤维素纳米纤维CNF)、碳纳米管(CNT)、石墨烯纤维(GPF)与各种纤维传感器、智能纺织品及服装等的最新进展。

智能可穿戴产品用柔性传感器研究进展

传感器作为可穿戴电子设备的核心部件之一,受到广泛关注。文章从柔性传感器主要分类、制备材料、制备方法3方面阐述柔性传感器的研究进展,以及在医疗健康领域、运动休闲领域和特殊领域的智能产品中的应用。同时提出柔性传感器在智能医疗平台、电子皮肤、生物医学假体、人机交互机器人等前沿领域和智能产品中的研究前景。

柔性纺织纤维基超级电容器研究进展

为促进纤维基超级电容器在柔性能量存储领域的应用,以纺织纤维原料为类别,对高性能纤维(碳纳米管纤维,石墨烯纤维)、天然纤维、合成纤维基超级电容器的研究进行综述。在此基础上,对不同类型的纤维基超级电容器性能分析对比,总结各种纤维基超级电容器的优缺点。结果表明,高性能纤维基超级电容器的纤维结构、传荷位阻、离子扩散速率决定了纤维比能量及循环寿命,但该类型纤维基超级电容器受限于纤维材料的力学性能,后续织造较为困难;天然、合成纤维可满足后道纺织工艺对纤维的力学要求,易与纺织品结合成为整体,其储能大小受活性物质结构、密度、电荷传递协同效应影响较大。最后,针对柔性纤维基超级电容器研究存在的问题进行说明并对未来需要攻克的重点难点进行分析及展望。

热电材料在柔性可穿戴智能纺织品中的应用

为满足柔性可穿戴智能纺织品的供电需求,总结了热电材料的应用情况。介绍了热电材料的热电效应原理,综述了有机、无机及其复合热电材料在柔性可穿戴智能纺织品中的应用。指出,改进碳纳米管掺杂改性方法,匹配合理的有机、无机热电材料是未来的研究方向。

纺织基柔性锌离子电池的研究进展

水系锌离子电池(ZIBs)在安全性和规模化生产应用方面具有广阔的前景,但正极和负极的能量密度和循环寿命较低阻碍了ZIBs的实际应用。而以纺织材料为基材的电极具有高导电性、化学稳定性和易与其他活性物质负载的特点,能有效解决上述问题。该文以纺织视角阐述现阶段纺织类柔性锌离子电池的研究进展,以纤维状锌离子电池和平面结构型锌离子电池两个维度对柔性锌离子电池进行总结,明确两种类型柔性锌离子电池正极材料的反应动力学与电极结构、表面特性及活性材料复合条件的构效关系。最后,针对纺织基锌离子电池发展存在的问题进行说明,并对未来需要攻克的重点难点进行分析及展望。

化学镀镍可拉伸导电纱线的制备及性能研究

通过无钯化学镀方法在氨纶包芯纱上沉积镍层,制备本征可拉伸的导电纱线,研究不同化学镀镍工艺条件对其导电性的影响。结果显示在纱线质量为0.05 g,硼氢化钠质量浓度为40 g/L,氢氧化钠质量浓度为8 g/L,六水合硫酸镍质量浓度为60 g/L,次亚磷酸钠一水质量浓度为80 g/L,二水合柠檬酸三钠质量浓度为100 g/L的条件下,制备的化学镀镍棉氨纶包芯纱导电性最好,且可拉伸性能最佳;通过扫描电镜发现纱线表面镀层为球状镍单质堆积而成,随着镀液质量浓度的提高,镀层逐渐致密。

柔性纺织基定向导湿电渗复合材料制备及性能测试

智能可穿戴纺织品的核心问题是柔性智能器件的研发。基于微通道电渗透原理,选取导电性好、耐久性良、化学稳定性突出的碳纤维为柔性阳极材料,导电性良好、柔性佳且具有一定疏水性的金属无纺布为柔性阴极材料,设计并研发了柔性非对称式定向导湿电渗复合材料,该柔性器件可在低电压(1?6 V)下驱动水分定向流动,水流通速率在6 V电压下可达到147.26μL/(min·cm2),该柔性器件具有低电压和高水通量的优点,可实现快速吸湿排汗,且具有良好的穿着舒适性,可广泛应用于运动服装、医疗防护等领域,安全性高,市场前景广阔。