关键词：高技术纤维；性能；应用
随着生活水平的提高，人们要求纺织品不仅美观和御寒，还应具有多种功能，尤其是对各种危害的防护功能的要求日益高涨，要求织物具有防护功能的领域也越来越多，这些领域有许多新的课题值得我们去研究。高技术纤维作为现代技术革命和现代纺织技术的产物，以其特殊的性能和日新月异的发展速度越来越受到人们的重视和喜爱。有关最新的几种高技术纤维的特殊性能和应用阐述如下：
1 保暖纤维
1．1 美国Albany公司生产的Primaloft纤维是由制作的超细纤维。这种纤维组成的絮片，空气隙小，可以阻止水滴通过，但人体的汗湿气可以通过，能把热对流和热幅射传递作用降至最小，由于纤维较细，手感极为柔软，这种材料据称极适于制作登山服、滑雪衫、睡袋、保暖内衣、外衣、被褥等御寒材料。
1．2 美国3M公司Fhinsulate R产品，它可以用，也可以用聚丙烯纤维制作。它实际上是熔喷纤维制品，但中间混有一部分带有三维卷曲的粗号的纤维。
这种制品是仿效羽绒的结构。熔喷纤维相当于羽绒，这种纤维极细，可以保持小的空气隙，起很好的保暖作用，但单纯采用熔喷纤维极易被压扁，不能保持较多的空气隙。羽绒有较多分枝和毛梗，可以具有一定的抗压性，使之保持空气隙，不使压扁。因此，3M公司在熔喷纤维中混有一部分三维卷曲的粗号纤维，就是为了使材料具有一定抗压性，以保持众多的空气隙，使之具有持久的保暖性。
由于丙纶和吸湿性能都较差，因此即使在潮湿的环境中，仍能保持较好的保暖性能。据称：其在某种程度上保暖性能和其它应用性能可好于天然羽绒。
2 温敏纤维
温敏纤维是指当温度发生变化时，纤维的吸湿性能、形状、颜色等随之发生敏锐响应并发生可逆变化的纤维。目前研究较多的有调温调湿纤维、温敏变色纤维、自动调温纤维、形状记忆纤维和人造肌肉等。
2．1 调温调湿纤维
日本东洋纺公司对聚丙烯酸分子链进行高亲水化处理，生产出具有高吸湿性、吸湿产热、排湿冷却等特点的Ekslive纤维。在20℃和相对湿度为65％时，该纤维的吸湿能力约是棉的3．5倍。纤维吸水后放出水和热，其放热能力约是羊毛和羽绒的2倍左右。通过调整纤维结构，纤维的调温调湿过程可平稳进行，使衣内温度调节缓和。Ekslive面料主要用于内衣、运动装、被褥絮棉、滑雪衫等。
2．2 温敏变色纤维
温敏变色纤维是指随温度的变化，颜色发生变化的纤维。温敏纤维的加工主要是将温敏变色染料通过共聚、共混、交联及涂层等方法引入到纤维中或纤维表面。
日本东丽公司开发的Sway织物，是将热敏染料密封在微胶囊内，然后涂层整理在织物表面。胶囊内包含三种成分：(1)热敏变色性色素；(2)显色剂；(3)消色剂。调整三者比例就得到可逆的温敏变色纤维。在温差超过5℃时发生颜色变化，温度变化范围是一40℃～85℃，针对不同用途可有64种不同的变化。
温敏变色织物可作儿童服装、旅游用品及某些人体不宜接触的设备、仪器、管道的外包材料。
2．3 自动调温纤维
自动调温纤维是将相变材料包覆在纤维中，根据外界环境变化，纤维中的相变材料发生液——固可逆相变，或从环境中吸收热量储存于纤维内部，或放出纤维中储存的热量，在纤维周围形成温度相对恒定的微观气候，实现温度调节功能。用此类纤维加工成的纺织品(服装)具有由于相变物质的吸热放热而引起的自动调温作用。如美国Triangle公司的OUTALAST织物，将相变材料制成微胶囊添加到纺丝液中，再纺成纤维，用于生产滑雪服、绝缘手套、军鞋、消防服、海军陆战队服、头盔等特殊产品。
2．4 形状记忆纤维
形状记忆纤维能在第一次热成形时记忆初始形状，冷却时可进行第二次成形，并在更低温下将此形变固定下来，当再次加热时能恢复为初始形状。应用最普遍的形状记忆纤维是镍钛合金纤维，在英国研制的防烫伤服装，镍钛合金纤维首先被加工成宝塔式螺旋弹簧状，再进一步加工成平面状，然后固定在服装的面料内，当服装表面接触高温时，纤维的形变功能被触发，迅速由平面状变化为宝塔状，在两层织物之间形成很大的空腔，使人体皮肤远离高温，防止烫伤发生。
2．5 人造肌肉
异丙基丙烯酰胺是一类对温度敏感的材料，临界温度为33℃。它在此温度以下溶胀，在此温度以上收缩。这类温敏纤维除随温度变化产生体积变化外，还具有吸放水性、分子亲水和疏水性的变化以及透明和不透明的变化。由轻度交联的聚乙烯基甲基醚(PVME)制成的温敏凝胶纤维在37℃上下可以进行迅速、可逆的伸长和收缩，由20℃的400μm收缩到40℃的200μm。有人用此方法制成了温度敏感性的人造肌肉。
3 碳纤维面料
竹碳纤维面料是在纤维表面涂有一种纯天然的超细竹碳添加剂加工而成的。该面料在人体正常波长范围内远红外辐射率和正常具有远红外功能纤维的辐射率相当。该纤维具有抑菌作用，这是天然植物添加剂移植到化纤中的一个新亮点。添加剂本身具有很强的吸附功能，用竹碳纤维制成的织物可以直接吸附人体异味、烟油味和甲醛等化学气体。竹碳添加剂自身具有水分平衡作用，既可用作干燥剂，又可作为保湿剂。因此，用竹碳纤维制成的内衣具有排汗吸湿的功能。天热不闷热，天凉又保暖。
4 X—Static涂银纺织纤维
一种可用于非织造生产、前景广阔、受业界关注的新型纤维X—Static R，其表面固结有99．9％纯度银质层。由于银独特的传热导电性，这种材料能抗静电、有效消散电荷、反射红外热量，制成的服装等还可抗微生物。目前已有涂银尼龙长丝、超细纤维、短纤、泡沫材料、微颗粒和织物等产品。经十余年研究开发，X—Static获得一些管理机关认同，作为抗微生物材料，已在(美国)环保局(EPA)、联邦杀虫剂、杀菌剂、灭鼠剂法案(FI—FRA)注册，并成为若干FDA批准产品的组成材料，经Oeko—Texas确认无损于人体健康，在日本已经卫生部同意作为抗菌材料。X—Static中的银成分可杀灭沙门氏菌、大肠杆菌，甚至万古霉素抗性类微生物。X—Static基体材料是尼龙纤维，因为是长久性地涂在纤维表面，纤维保持了多用性、弹性、抗拉强度和使用方便等固有特性。纤维外表的银质层和宿主所处环境发生作用，能安全自然地发挥其传热、导电、抗微生物、去异味、防紫外辐射和传递湿气等优良特征。它不断地释放银离子，附着于细胞膜或细胞表面的硫氢基团上，有效地抑制细胞的呼吸作用，银离子可与氢络合物相结合，使其螺旋结构碎裂，因而细菌为银材料所杀灭。
4．1 特性和作用原理
4．1．1 抗微生物
人们穿上X—Static产品，其纤维使汗液成为有效的抗微生物体。(美国)宾夕法尼亚州立大学分子和细胞生物学系，早在1986年，对其抗微生物效能作了深入探索，在室温条件下，一般经过1 h左右，残存细菌数呈指数关系迅速减少。通常用埃希氏杆菌作为生物试验指示剂；假单胞菌属、葡萄球菌属和链球菌属亦可获得具有可比性的结果，这意味X—Static具有广谱杀菌特性。X-Static具有以下优点：
①起效快，一般接触1 h，可杀灭细菌99．9％，而绝大多数其它抗菌类物品，经过48 h，尚不能达到这样高的水平；
②催坚作用，环境愈热、愈潮湿，X-Static杀菌效果愈好，这是十分可贵的特性，因为在这种环境下，细菌本来更容易繁殖；
③安全自然，纯银是天然元素，不存在其它化学成分，因此使用时无产生毒性之虞，对哺乳动物来说，银是最安全无害于健康的物质；
④长效性，银材料不可逆性地固结在聚合物上面，不同于表面处理，它成为纤维材料的一个实体部分，性能不会随时间迁移而削弱，经250次洗涤后，其抗菌性能不变；
⑤除异味：X-Static兼有抗微生物和除异味双重性能，杀灭产生异味的细菌和霉菌。氨气和变性蛋白质极易使衣服鞋袜之类产生异味，而这两者却正好能很快和银结合，而银质材料又处于纤维外表面，使x—Static迅速地和这两者结合，使异味很快减轻。
4．1．2 X—Static调控热量传送原理
① 反射：银材料的红外(IR)热反射率高达95％以上，为各元素之首，换言之，与银接触的辐射热量，95％可反馈给热源。X-Static由于把人体热量很好地反馈给皮肤，使辐射损失降至最低，因此用X_Static制成的保暖服装比其它的保暖效果要好得多；
② 散热(热量发射)，银材料的热发射率是各种元素中最小者之一，这意味它辐射热量很慢，能在较长时间保温。X—Static制成的冬季服装，能将其纤维材料不能反射给人体的一些热量，在较长的一段时间内为纤维材料所吸收和贮存。
③ 湿气传送，X—Static能促进湿气通过疏水性材料自然散放，这类似于人体借助出汗蒸发的效果，当X—Static和其它疏水性材料置于潮湿环气蒸发掉后，将会从疏水性纱线系统带出更多量的湿气、持续地蒸发，这样由X-Static制成的服装将较快地从人体传送出湿气，形成一个更舒适的小气候，减少对流性热损失。
4．1．3 气候较热时的调控
当气候较热时，辐射不再是热量传递的主要途径，需依靠传导，蒸发和对流，X-Static借以下原理进行热量传导和蒸发：
①导热性：银是万物中导热最好的物质，因此X-Static能更快、更均匀地分散和传递热量。在热天，传导是传送热量的主要手段，而X-Static能从人体皮肤将热量加速导出，和传统织物是导热阻碍物截然不同，它将人体皮肤处热量导向周围空气，使体感凉爽；
②湿气传送：如前所述，X-Static通过蒸发加速湿气运动。在热天，X-Static服装能使和皮肤接触的湿气减至最少，因而改善舒适感。
4．1．4 抗静电
人们常会遇到静电电击和静电粘附等麻烦，在有些工业生产中，这会造成严重危害。众所周知，银是导电率最高的物体，因此X—Static是绝佳的抗静电纺织品。服装或鞋袜之类用品中，如含有不多的X-Static材料，就能很快消散摩擦电荷，使静电消失，成为安全并富有舒适感的产品。
4．1．5 医疗应用
X—Static在一些FDA认证的医疗器材中获得应用。例如减轻疼痛的电激器材TENS和糖尿病患者足部护理用品等。穿着X-Static鞋袜，人们会有针灸(刺)治疗的感受；另一个广泛认同的疗效是可以消除或显著减轻浮肿，并有减少足部疲劳感的反映。其功效原理是电和磁两个方面的作用。
①电作用，人体内有成千上万条神经通向皮肤表层，仅脚底就有7000多神经末稍，通过这些神经传递电信号，包括疼痛和不适感。因为银是最好的导电体，X_Static产品将会集聚皮肤表面上的电荷，并将其消散，其结果使不适感觉得以减轻；
②磁作用，当电在介质中流过时，会产生一个磁场。X—Static传导人体电流时，就在身体周围形成磁场。近来，不少保健科学研究单位报导了超越传统磁疗效果信念，宣称磁产品能够加强人体血液流动，减少浮肿。相信涂银纤维X—Static产品将大有用武之地。
5 环保增白短纤维
日本FabricaToyma公司与Lenx—ine公司、日棉公司共同开发的不含萤光增白剂的化纤短纤纱“银立山”销售势头良好。该短纤纱主要用于绷带以及平脚裤的橡胶部分。普通化纤短纤纱都使用了萤光增白剂，“银立山”虽然没有使用萤光增白剂，但保持了与普通纱线相同的白度。萤光增白剂容易引起皮肤刺激、致癌性等问题，因此“银立山”作为一种环保性面料受到关注。
6 新型“智能型”的聚合物Sorona
业界把Sorona~称为“智能型”的聚合物，因为它能给纤维、织物、特种树脂产品、非织造布带来独特的性能。在服装方面，Sorona集尼龙和的优点于一身，使纤维和织物既具有功能性，又具有舒适性：手感柔软、舒适的拉伸回弹性、色泽鲜艳、抗紫外线和氯、抗污和免烫——它们完全符合当今轻松无虑的生活方式。内至轻薄柔软的睡衣，外至蓬松厚实的夹克，用Sorona制成的纤维和织物能广泛应用于便装、工作服、运动装、外套、针织套衫、袜类、女式紧身衣和内衣等领域。除服装外，Sorona~也是汽车、室内装饰和家具织物的理想选择。Sorona能给各种特种树脂增加硬度、柔韧性和抗刺破性，用其制成的非织造布、单丝、刷子更柔软，更富有弹性，在湿热环境下仍然能保持其强度。并且，对于生产商来说，用Sorona加工纤维和织物非常容易，不会增加任何成本。在无载体常压沸染情况下，使用各种常规染料可在同一织物上创造出各种生动鲜艳的色彩；用Sorona~制成的长丝也可以与其它天然或合成纤维混纺，匹配性能极为出色。Sorona能真正使得生产商、使用商和消费者达到共赢。因此，2003年Sorona在中国纺织市场首次亮相后即不断搏得业内人士的强烈兴趣和关注。它预示着纺织行业又一次革命创新的到来。
7 保健纤维
日本钟纺公司开发成功商品名为Aroma Blanche、具有保健功能的皮肤增白香味纤维。该公司从各种角度上研究芳香剂的功能后，发现产于东南亚的豆类植物中含有的天然芳香剂成分有抑制黑色素形成的效果。将这种成分与其它芳香剂结合，开发了具有新功能的芳香剂，有皮肤增白作用以及使人有放松感觉的效果。该公司应用专利技术将含有这种新功能的芳香剂制成微胶囊，并将其牢固地粘附于纤维表面。它有优良的耐久性，可反复洗涤。
8 PBO纤维
NaitoTakeshi等人，采用碳纤维长丝为芯层，以PBO纤维为表层，通过对预加基体树脂的热定型，将3层高技术纤维粘合在一起的方法，制成具有高韧性、高抗冲击性和耐高温的预浸渍体絮片(prepreg)。这种预浸渍体絮片作为特殊材料的基体，被浸渍后可制成性能非常优良的具有特殊用途的材料。
Kawaguchi，Yamanoto等人对PBO纤维为芯材制造摩托车用齿轮带进行了研究，实践证明，PBO纤维为芯材的这种齿轮带具有强度高、不伸长变形、噪音低等优点。Yamamoto，Yoshida等人研究了用水溶性聚亚胺酯、环氧树脂Ex313、间苯二酚、福尔马林等化学进行处理，再用作橡胶材料的芯材，取得了理想的效果。同时Yamamoto也利用PBo长丝进行了高强力绳索编织的研究。由于PBO纤维具有优良的物理和化学性能，PBO纤维在国防、交通运输、消防、结构复合材料等许多方面都会有广泛的用途，由于PBO纤维仍然处在向规模化生产的进程中，一方面其用途仍然有待于进一步开发，另一方面由于保密等的原因，有关应用方面的报道不是很多。
总之，以上几种高技术纤维已经影响到人们生活的各个方面，它还将以更快更新的面貌不断出现，开发和利用高技术纤维及其产品已成为现代化纺织发展的主要方向。
纺织品在其它领域的应用以及其它领域的高新技术应用于纺织品的加工已成为21世纪纺织新技术发展的趋向，同样高性能防护纺织品的研究与开发也需多学科的交叉与融合，希望不同学科和专业的科技人员能携手合作，共同研究和开发，使我国高性能防护纺织品有较快的发展。