自2013年國際消費性電子產品展（Consumer Electronics Show, CES）首先拋出智慧型穿戴科技的議題，帶動國內外紡織業者更願意跨開步伐踏入研發與創新挑戰，接下來連續幾年的CES展中，「智慧穿戴科技」都是熱搜的關鍵字。今日，「智慧穿戴」儼然成為科技社會中不可或缺的物件，並以取代行動載具為未來發展的目標。曾幾何時，穿著的布料從絕緣體成為了導電材質，甚至柔性取代了剛性金屬材質，成為物聯網中重要的環節。

 

  

翻開歷史文獻紀錄，從人類懂得獸皮製衣、養蠶取絲，或利用植物表皮纖維製成各類紡織品，就開始了天然纖維的發展。隨著幾千年來基本生活穿著的需求不同，衣服的功能也從保護、保暖、美觀演變到身分地位的象徵，在在訴說著織物必須跟隨人們需求不斷創新進化。當天然纖維的功能漸漸不能滿足人們的需要時，人造纖維的出現與成功自然地延續了織料與纖維的可能性與未來性。

 

如我們所熟悉的天然棉，質地柔軟但較無彈性，也容易黃化，而再生纖維人造棉（又稱嫘縈）製作價格低廉，懸垂性也比天然棉好。穿著羊毛纖維製成的毛衣有很好的保暖性，因為它的內部成中空狀，但也常讓人覺得皮膚癢，因為羊毛纖維上有看不見的鱗片。對此，壓克力纖維的成功發展大幅降低天然傳統羊毛所產生的問題，且保有很相似的觸摸感受，缺點是容易產生靜電和毛球。

 

 

從各式人造纖維的不斷研發改進再研發，可以發現人們試圖改變纖維的各種特性，以因應不同的穿著與需求，並廣泛應用於不同領域，如醫療，航太科技等。透過強度、細度、密度、吸溼性等各種物理性質測試調整，以發展出抗菌除臭、耐燃、耐衝擊，與更多耐酸鹼化學反應、耐日光、耐磨擦或具導電等性質的纖維特性。 

 

  

古詩「勸君莫惜金縷衣，勸君惜取少年時。花開堪折直須折，莫待無花空折枝」，其中所提「金縷衣」是由許多四角穿有小孔的玉片，用金、銀絲或銅編串而成的衣服，可以算是「導電衣」的發展概念初期。現今的導電纖維大約是60年代出現的一種新的纖維品種，這類纖維有良好的導電性和耐久性，特別是在低溼度下仍有良好的耐久抗靜電性，因此在工業、民用等領域有很大的用途。

 

傳統導電纖維的製程大致有二種，一是把導電材料塗布在纖維表面，一是把導電性纖維複合在單纖維構造中，或是把導電纖維摻混在合成纖維中。細分導電纖維的製造方法有4種：混紡法，即把金屬纖維與普通纖維混紡；摻雜法，即把導電性物質與普通成纖物質摻雜在一起紡絲得到導電纖維；直接紡絲法，即用導電性高分子直接紡絲；後處理法，主要是在普通纖維表面進行化學反應，使導電性高分子吸附於纖維表面以具有導電性能。

 

導電纖維初期用於抗靜電，其原理是使導電纖維之間產生電暈放電。電暈放電是一種很緩和的放電形式，當靜電壓達到一定的數值後，就產生無火花的電暈放電使靜電消除。應用市場主要是抗靜電工作服、除塵工作服、一般衣料、產業材料等領域，例如石油、天然氣等危險品工作場地、半導體、電子工業、精密儀器、醫藥衛生等。

 
導電纖維的種類。（圖 / 陳志龍、孫文賢、唐靜雯，2015，導電紡織品於穿戴式電子元件之應用，工業材料雜誌，343）

 

 

現今布料材質以導電纖維最具未來發展性。導電纖維重量輕且耐水洗，主要以金屬纖維、碳纖維、導電型金屬化合物纖維和導電高分子纖維4種為主。導電紡織品質地柔軟，可用來促進軟性電子網路與布料的整合，我們所熟知的電子紡織品就結合了電子功能和具紡織特性的素材。

 

紡拓會指出電子紡織品可應用於信號的發送或轉換，具體作為：一個被動元件，如電阻器、感應器或電容器；一種能源，如電池；一個半導體，如二極管或晶體管；一個轉換器，如光電轉換材料或發光材料。據英國IDTechEX報告預估，全球電子紡織品市場規模到2026年將達32.6億美元，年複合成長率達33％。

 
導電纖維。（圖 / 重繪自吳文演、黃崇信，2011，智慧型紡織品之發展趨勢與應用，絲織園地，76）

 

 

財團法人紡織產業綜合研究所產品部系統組沈乾龍組長認為，智慧型紡織品的概念是整合「電子元件紡織化」的創新技術，讓紡織品滿足穿戴者所期待的互動機能，例如身體生理訊號的擷取、外在環境的提醒、外在資訊的給予等。也就是說，智慧紡織材料具有主動與環境互動的能力，像是可以隨著環境的變化反應或適應的能力，如變色、相變、形變、壓電、電發光等的紡織材料。 

 

智慧型紡織品經常具有導電性，其導電性的功能來自：塗布導電性物質、添加導電性物質，或使用導電性纖維等。智慧織物的不斷進化與發展，加上物聯網趨勢的推波助瀾，可穿戴式科技的產品應運而生。2014年是穿戴式電子裝置開始大放異彩的一年，更因此譽為「穿戴元年」。

 

「穿戴式科技」一詞就服裝而言，指結合了科技的成衣，這些類型的成衣通常稱為可穿戴式或科技性特殊服裝。但以理論來看，可是橫跨各學科的領域，如相變材料、纖維、紗線、織物、形狀記憶材料、變色材料、發光材料、壓電材料等，綜合匯集了不同學科的概念和專業知識。以技術層面而言，是應用現有的科技開發出微型輕便化的裝置，使其可以穿戴在人的身上以擷取生理資訊等；然後經由通訊的方式把資料傳遞到雲端運算，再回饋到個人行動裝置上，讓使用者可以得到所需要的資訊。

 

 

由於服裝具有第二層皮膚的功用，可穿戴式科技的成功發展更強化與深化服裝的意義，可能改變人們穿著、社交禮儀與溝通，透過醫療技術整合，也能夠監控自我健康，從心跳紀錄到呼吸睡眠的貼心協助，甚至在感測環境方面可在緊急狀況發生時提出警告。近年來智慧型紡織與穿戴式科技服裝蓬勃發展，國內外的研發成果更是豐富。

 

現今已邁入科技發達的 21世紀，隨著科技應用在紡織上的開發與進步，賦予了機能性纖維產品更多的特殊功能，把日常生活事物由實體轉至數位化、聯網化、行動化，進而智慧化，並以多元創新應用協助處理日常生活大小事，解決生活中效率不彰或不便利等問題。近年來創新智慧材料、演算法、IoT等趨勢推升電子紡織品或稱智慧型紡織品的蓬勃發展，把「數位元件或電子元件結合在布料上」。其產品開發重點在於：協助使用者解決問題或帶來便利，為使用者創造更美好的生活。