冰雪运动无疑是冬天最热门的话题之一，随着“玩冰雪”的人逐渐增加，一系列“黑科技”面料陆续进入公众视野：防水指数10000mmH20、透气指数10000g/m2/24Hr、GTX 面 料 、Dermizax面料、金标P棉、3M新雪丽棉……越来越多的专业面料让人眼花缭乱。
　　在这里，纺织科学与工程一流学科建设者、东华大学纺织学院院长覃小红和国家重点研发计划“科技冬奥重点专项冬季运动与训练比赛高性能服装研发关键技术”项目总负责人、北京服装学院教授刘莉，为大家解读面料里的“黑科技”。
　　衣服也会被“卡脖子”？
　　覃小红是一位面料达人，她致力于微纳米尺度纤维及纱线的批量制备、结构表征和性能研究。她曾在2020年以第一完成人的身份获国家技术发明奖二等奖，当时她的团队独创了高曲率静电纺丝技术和多模块相位补偿铺网技术，实现了高品质纳米纤维的产业化。
　　“现在纺织行业的研究趋势，就是把越来越细的纤维应用到服装上，再增加其功能性。”覃小红说，传统的棉、毛、丝、麻等面料中，羊毛直径最粗，可达上百微米，棉纤维直径约十几微米，最细的是丝，直径能达到5微米。
　　而直径越小，纱线越细，人体的穿着舒适感也就越好。以覃小红团队攻克的纳米级纤维量产技术为例，1纳米等于0.001微米。“假设我制备的纳米纤维的直径是200纳米，那它相当于比棉纤维细了约2个数量级。”覃小红说。
　　专家认为，通常来讲，羊毛纤维的直径达到19微米以下就可以实现“不扎人”，而要实现“透气”这一性能，还要叠加其他的纺织面料“黑科技”。
　　摆在国际纺织行业面前的一个问题是，虽然专家们知道纤维材料越细越好，但制作纳米级别纤维的难度却很高。纳米纤维是防疫防护、航天军工等领域的关键材料，国际上每小时的产量仅为0.5克。覃小红团队花了20年时间，专门研究如何把纳米纤维的产量提上去。
　　如今，该团队的成果已实现推广应用，全国纺织企业已建成微纳米非织造材料生产线10条，开创了纺织材料微纳米化的新格局。
　　“从面料来讲，我国企业目前可以生产的面料不输国外。”覃小红说，不少国内企业都花了大价钱改造生产线，把生产微米级纤维面料的工厂改建成纳米级纤维的生产车间需要很大投入，但头部企业都在求创新、求改变，甚至还有企业现在与东华大学纺织学院一起做三防面料，朝着户外服饰被GTX面料“卡脖子”的领域发力。
　　“特异功能”服装的真与假
　　在比赛场上，服装面料也在不断迭代升级。为应对复杂的气候环境，刘莉带领团队为运动员设计了智能控温服装。通过加热线或加热膜，服装在短短一两秒之内实现加热功能，在户外或者高原进行训练时，可以为运动员提供热能量补充。服装最高的加热温度达50℃，在户外保暖的同时也能确保人体不会被高温烫伤，更不会因为外界环境变化而干扰制热效果。
　　如今，智能控温的衣服已经从专业运动员走向了普通大众。利用外加充电宝实现能量转化是成熟技术，目前部分面料可实现无源加热，正逐渐产品化。若服装中安装开关，可以手动调节对应的挡，也可以通过传感器随时感知人的皮肤温度和湿度，实现衣服温度的“智能调控”。
　　为应对老人摔倒的问题，刘莉团队还曾研发一款老年人摔倒防护智能服装。服装内集成了气囊组件、跌倒识别模块、气体发生器模块等。当人体运动速度或者角度发生变化时，通过智能识别模块触发气体发生装置，可通过气囊弹开，起到智能防护的作用。
　　还有一类智能服装已经具备“家庭医生助手”的能力。刘莉介绍，从2000年左右起，由欧盟支持的10个国家33个合作伙伴展开了智能可穿戴设备的相关研究，实现呼吸行为分析、心电图、汗液和肌肉活动等身体数据的监测，协助人类预防和早期诊断心血管疾病。
　　她还表示，纺织品可以充当传感器，比如基于柔性光纤传感器、织物电极制备参数检测的测量带。其核心部件是生理观察装置，使用两根心电导联线，可测量呼吸率、心率、氧饱和度、体温、血压和身体运动等数据，通过链接手环或者其他的终端设备，从而实现人体健康数据的长时间采集，实时处理。
　　刘莉介绍，一款服装应用于太空，可以连续48小时监测血压、血氧饱和度、呼吸、运动等数据。这类可穿戴生理监测服装，应用于消费者指日可待。
　　在她看来，服装已经不仅仅用于满足人们装饰或者基本的保暖需求，还能提供安全防护、健康监测等更多功能。
　　未来可以当铠甲的衣工融合物
　　2023年6月，中国纺织工业联合会专门为覃小红团队主要牵头承担的“微纳米纤维跨尺度镶嵌纺关键技术及产业化”项目召开了一场鉴定会。这一技术被专家们认为达到了“国际领先水平”，其生产线制作出来的纺织品功能持久性强、手感舒适，受到国内外知名品牌的一致好评。
　　“大家熟知的GTX面料，属于一种纯纺产品，它的防水防风功能很强，但穿在身上会有些硬，走路哗哗地响；我们现在在研究的是一种镶嵌纺技术，把纳米纤维混入到面料中去，以增强其功能性，同时让它穿着舒适。”覃小红介绍，诸如抗菌、防臭、导湿等功能，就好比是一颗火龙果里的黑籽，融入火龙果，但没法一一提取出来。但新的镶嵌纺技术，能把各种功能叠加到面料上，让这些功能像附着在草莓表面的黑籽一样，摆到明面上、功效扩大开来。
　　当服装与科技结合，服装被赋予了更多的功能性期待。当导电智能纱线被织入面料中，衣服可以做成触摸屏。只需要拍拍衣袖，即可通过蓝牙匹配手机等移动设备，实现接打电话或者是听音乐等功能。在控制层面上，衣服还可以自定义控制手势，实现听歌、地图导航、追踪运动圈数、报时、接听电话、阅读短信、查找手机等功能，未来会服务于人们骑行、爬山等使用场景。
　　“科技让市场有了更多的功能性。”刘莉认为，未来服装在减碳、节能等方面承担着越来越多的责任，会在社会性、功能性上不断优化，跟人的生活需求结合越来越紧密。
　　（据《中国青年报》，有删节）