智能纤维应用前景广阔沈新元 沈云 在20世纪70年代末期，智能材料仅用在复合材料中埋置光纤传
在20世纪70年代末期，智能材料仅用在复合材料中埋置光纤传感器。现在其用途已大为拓宽。对于智能纤维，近几年已在许多领域显示了良好的应用前景。 一、服装领域
一、服装领域 利用智能纤维开发的智能服装主要有自动变色装、自动调温服
利用智能纤维开发的智能服装主要有自动变色装、自动调温服装、具有“知觉”的“智能T恤”及自适应防护服等。光致变色纤维和温致变色纤维可制成智能滑雪衫、茄克衫、短上衣、连衣裙和帽子等，它们能随着室内外光线的变化而改变颜色，这种服装由于具有良好的旅游性和新颖性，深受消费者欢迎。具有自适应性的调温服装能随人体和环境温度的变化而变化，能在不改变或较少改变穿载负荷的情况下保护身体。由塑料光纤和传导纤维编织而成的“智能T恤”可以协助医务人员监测病人心跳、体温、血压等生理指标，也可由监测人员了解和掌握运动员、宇航员、飞行员的身体情况，还可制成婴儿睡衣监测婴儿呼吸。美国科学家已研制出一种新型智能防护衣，它在被划破之后会自动发出报警信号，可以更好地保障在放射性、有毒环境中工作的人员安全。最近，英国防护服和织物机构（DCTA）正探索从大自然中开发自适应智能织物的方法，DCTA的预期目标是减少用于预防多变环境的防护服的层数。来自两种植物体中的物质已设想用来开发智能织物，这种织物能根据穿着者的需要来改变它的温度和水分的蒸发渗透性能。 用于装饰领域的智能纤维主要为光致变色纤维和温致变色纤维，
用于装饰领域的智能纤维主要为光致变色纤维和温致变色纤维，它们在床罩、灯罩、浴罩和窗帘等室内装饰品领域已显示出良好的应用前景。例如，美国加州大学伯克利分校正研制随光线强弱而自动改变透光程度的智能窗帘。 二、产业领域
二、产业领域 1.新型医疗用品
1.新型医疗用品 智能高分子材料作为生物医用材料，可依据病灶所引起的化学物
智能高分子材料作为生物医用材料，可依据病灶所引起的化学物质或物理量的变化，自反馈控制药物释放的通/断特性，药物释放体系（DDS）就是最常见的例子。利用智能纤维作药物释放载体的研究已取得实质性进展，例如，将药物置于聚-N-异丙基酰胺（PNIPAAm）接枝的聚乙烯醇（PVA）凝胶纤维中，当温度在20～30℃变化时，会自动“开启/关闭”，从而自动控制药物的释放。经聚乙二醇（PEG）处理的棉花、聚酯或聚酰胺/聚氨酯共聚纤维除表现出热记忆效应外，还具有形状记忆效应，可用作智能止血绷带。 2.新型传感元件
2.新型传感元件 智能材料结构的重要功能就是感觉，它利用埋入材料中的传感元
智能材料结构的重要功能就是感觉，它利用埋入材料中的传感元件来感受各种信息，经过处理分析，然后指示或控制驱动件工作。智能纤维因尺寸小而特别适合作传感元件，这种传感元件在航天航空、建筑等领域具有十分重要的作用。例如，日本太阳工业公司用碳纤维开发了检测最大应变的传感器，可用于建筑物、道路、工厂、飞机、车辆、烟囱、索道等结构安全的诊断。多伦多大学光纤智能结构实验室的研究人员在高性能的复合材料中嵌入细小的光纤材料，通过测量光纤输光时的各种性能变化，可以测出飞机机翼承受的压力变化情况，在压力达到破断极限之前，光纤将首先断裂，光传输立即中断，同时发出即将出现事故的信号。 3.新型热机
3.新型热机 传统的热机需要先将化学能转化为热能或电能，然后再转化为机
传统的热机需要先将化学能转化为热能或电能，然后再转化为机械运动。智能纤维的功能之一是可以直接将化学能转化为机械能，既可减少废物的产生，又可减少噪音，因此比传统热机更为有效。因为凝胶纤维自身是软的，因此可不必对它造成破坏即可加工成精巧的机械部件。例如，Katchalsky等制备的凝胶纤维能在水中溶胀，可举起相当重的物体。还可用它来制作机械手，以操作容易被损坏的器件。更为重要的是，由凝胶纤维制备的机械部件对于环境变化可以作出柔和的反应,它能随周围溶剂的变化改变化学性质，并在完成工作的过程中改变其分子状态。这种智能型的“软”机器可作为深水作业、宇航事业及人体中的动力源。 三、其他用途
三、其他用途 智能纤维还可以用于国防工业、半导体/电子工业、能源工业-核
智能纤维还可以用于国防工业、半导体/电子工业、能源工业-核电厂、汽车工业、运动器材等。但目前研究和开发的智能纤维还基本上处于机敏材料的阶段，而真正意义上的智能材料的问世还需要科技工作者做出巨大的努力。一旦研制出这类智能材料，其应用将更为广泛。 四、发展趋势
四、发展趋势 1.开发新型智能纤维
1.开发新型智能纤维 随着科学技术的发展，新型智能纤维正不断涌现。其中较重要的
随着科学技术的发展，新型智能纤维正不断涌现。其中较重要的有以下两种： 双重响应智能纤维 由NIPAAm和甲基丙烯酸（MAA）或丙烯酸
双重响应智能纤维 由NIPAAm和甲基丙烯酸（MAA）或丙烯酸（AA）形成的接枝共聚物、梳型共聚物和嵌段共聚物，可对温度和pH值产生响应。近年来，以这类双重响应智能纤维在DDS方面的应用研究已开展。 智能复合材料 通过慎重地选择组分和加工技术，可以合成多功
智能复合材料 通过慎重地选择组分和加工技术，可以合成多功能智能复合材料。例如，由凝胶纤维或分散在凝胶或非凝胶基质中的凝胶纤维组成的复合材料、在凝胶基质中的非凝胶纤维。分散在凝胶基质中的导电纤维（例如碳纤维）是其范例之一，当纤维的临界体积分数较大时，体系是导电的；当对外界刺激响应使基质溶胀时，纤维的有效体积分数减小，纤维不再保持足够的接触,导致导电性突然降低。 2.加快智能纤维的响应速率
2.加快智能纤维的响应速率 目前，智能材料对刺激的响应还不够快。例如，块状的高分子凝
目前，智能材料对刺激的响应还不够快。例如，块状的高分子凝胶的收缩/溶胀时间长达几十天，最快的也要几百秒，这样就使实际应用受到限制。因此，加快智能材料的刺激响应速率已成为摆在研究者面前的重大课题。研究结果表明，凝胶的尺寸越小，其刺激响应越快。纤维作为一种长径比特别大的低维材料，显然是凝胶的理想形式。因此，近年来有些研究强调了纤维样品的重要性。其中引人注目的是上述Omemoto等用聚丙烯腈（PAN）纤维为原丝制得的pH响应性凝胶纤维。与块状样品相比，其尺寸大小减小（直径为25μm），收缩/溶胀时间缩短到2s。加快高分子凝胶响应速率的另一个途径是在材料中引入微孔，东华大学科研人员研制的中空凝胶纤维的直径比实心纤维大，因而响应较慢，通过在中空凝胶纤维的壁上引入微孔，其响应速率有较大提高。 此外，利用仿生学的原理，以自然界中的生物体为蓝本，开发出
此外，利用仿生学的原理，以自然界中的生物体为蓝本，开发出在功能上接近甚至超过生物体组织的智能纤维也正在进行。可以相信，随着科学技术的进步，智能材料将不断发展。人类终究能把生命形式的高级功能并入材料中，从而开发出具有多种功能的智能纤维。展望未来，智能纤维最终将以其先进性在材料领域取得越来重要的地位。 综上所述，智能纤维作为一类重要的智能材料已引起国内外材
综上所述，智能纤维作为一类重要的智能材料已引起国内外材料界的广泛关注，其研究和开发正方兴未艾，并在服装、装饰和产业等方面显示了良好的应用前景。我国是化纤大国，但品种还比较单一。在跨入新世纪之际，应重视对智能纤维的研究和开发，为纺织行业及其他传统行业的产品升级换代做出应有的贡献。