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穿著的科技：智慧型紡織品

102/07/09 14648

沈乾龍｜紡織產業綜合研究所產品部

智慧型紡織品（smart textiles）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，包含內在身體訊號的擷取、外在環境的提醒、外在資訊的給予等機能。其相關技術包含以金屬化纖維取代漆包線、以針織紋路取代電子迴路、以織物電池取代固形電池等整合的科技。

可以想像，智慧型紡織品的市場應以休閒運動與照護領域較為看好，切入也容易些。智慧型紡織品可以分類為：

被動性智慧型紡織品—僅能在接收外界訊號後做出反應，而不能自動調整，一般以物理化學的原理為基礎。

主動性智慧型紡織品—運用類微處理系統調控，進行形態的、防風的、防水的、排導汗等自控機能運轉，甚至有些產品能以聲音、光電、色彩或溫度的機能提供溝通的訊號。

超智慧型紡織品—這系列跨領域整合的產品，當初只是單純地希望把通訊器材、隨身聽、電腦等電子產品整合在服飾上。但最近已演進為結合前兩項被動與主動智慧型紡織品的概念，發展至模仿大腦類神經系統，希望讓服飾能偵測、接收或發送各式音訊、視訊，甚至波長訊號等，也就是從產品功能的「組合」進化至紡品機能的「融合」。

早期智慧型服飾的概念比較簡單，就是把所有隨身攜帶的物品，包含手機、隨身聽、電子記事本、鑰匙、金融卡、相機、攝影機，甚至筆記型電腦等，與紡織品結合，最好都在衣服上。最初的市場是鎖定在喜愛流行與運動休閒的年輕人身上，因此早期的智慧型紡織品可以說是「小家電紡織品」。不過，至今發展可以說是更細緻化了，呈現超輕、超柔、可摺、可洗的「布按鍵紡織品」。

高科技紡織品的議題，由創新材料應用、電子紡織品到智慧型紡織品產品化。創新纖維材料著重在個人防護紡織品領域，諸如：靜電紡絲、驅蟲纖維、昆蟲防護、杜邦光纖、防彈衣、隔音與保溫織物結構等。電子紡織品則以發展發光紡織品，軟性電路應用於智慧型紡織品，刺繡應用於智能衣、互動警示背心，智慧型紡織品在娛樂與市場上的應用等。智慧型紡織品產品化，主題包含：新ECG（心電圖）織物電極測量、可水洗電子織物、互動壓力監視輪椅、通訊頭盔與手套、感官電鋸防護設備、嵌入式電子產品化的應用等。

發光紡織品是智慧型紡織品最主要且最多廠商展示與發表的項目，包含：發光紗線、發光織物及其成型技術、終端應用產品等。本文以發光紡織品的發展趨勢為案例，深入淺出地介紹2011 Techtextile展中智慧型紡織品的最新發展趨勢。

發光紡織品

發光紡織品是由光與紡織品所構成，其與人的關聯，除了提供安全警示與照明需求之外，在2011年Avantex Symposium上對於光與紡織品的應用另有新的見解與發表。研究人員Christoph Riethmüller與Heinrich Planck認為，光與紡織品結合可以提升人體情感與感官領域的應用，諸如：生理時鐘、情緒、訊息、能源效益等，更為照明紡織品開啟了一個廣闊的領域。

光與織物之間具備反射、傳輸、吸收、發射等作用，不同的作用因應於不同的情境，而使用在不同的終端產品上，諸如：反射—緊身衣、屏幕、保暖紡織品、防曬紡織品等，傳輸—窗簾、背光紡織品、防曬紡織品等，吸收—太陽熱能紡織品、絕緣紡織品、防曬紡織品等，發射—磷光∕螢光紡織品、防盜版產品、自發光紡織品等。

依據光的來源或發光的方式，紡織品發光的型態區分為自發光紡織品與背光紡織品兩種。不同的發光型態提供不同紡織品設計的解決方案，諸如：

自發光紡織品—具備高效節能、空間可辨識，光源靈活度高等優勢，可做為創新燈光設計、光源裝配模式，可主動式切換發光圖騰，具備可調控性、紡織型態顯示模式，以及紡織品的觸感等特性。

背光紡織品—具備經濟效益，可廣泛應用照明等優勢，可使用既有的光源（如燈泡、日光燈、LED燈等市售的光源）呈現虛擬深度效應、動態光學、眩光、填補空白的光譜、形式可分解等特性。

自發光紡織品技術

自發光紡織品的型態，由光源與紡織品的結合方式，可區分為以下幾種：LED嵌入織物、發光線、發光材料塗布紡織品、自發光紗線等。

LED嵌入織物技術－LED與織物結合先進技術可以分為兩種，一種是彈性可撓電路貼合織物，另一種是以導電織物為布局平台，發展而成的發光織物主機板。

可撓性電路貼合織物－2009年，Fraunhofer IZM與TU Berlin共同發表了彈性可撓電路板應用在智慧型紡織品上。延續這概念，今年René Vieroth、Manuel Seckel及Christian Dils在Avantex Symposium研討會上，揭露更詳細的材料配方與製程。

TPU薄膜印刷銅箔電路後，以無鉛銲錫焊接控制元件與SMD的LED元件，元件經攝氏130度膠封固化後，再以約150至160度把軟性電路板貼合在織物上，完成可撓性電路貼合織物。這研究屬於歐盟STELLA計畫，今年在展覽會中已發表諸多產品雛形。

發光織物主機板－發光織物主機板的關鍵材料是導電纖維／紗線（例如TITV所發展的鍍銀紗線ELITEX^® yarn），透過織造與刺繡的方式，達到織物導電與控制回路的布局後，再以焊接或導電方式縫紉LED元件與電子元件在導電布局上，例如TITV的刺繡主機板。

Forster Rohner AG也在Avantex Symposium發表了刺繡技術在智慧紡織品上的應用，利用導電纖維與非導電性纖維，整合回路布局與美學圖騰設計，發表多項導電刺繡應用雛形，例如太陽能提包、氣象互動禮服等。

背光紡織品技術

根據Oliver Maetschke與Tino Müller發表的主題－光學織物應用在新的紡織發展照明產業與建築，ETTLIN Lux開發了一種新的背光紡織品。他們結合纖維材料與織物結構，以點光源投影在織物表面，呈現出多種光學的特殊效果，例如虛擬深度效應、動態光學、De-glaring、光譜補償等特性，未來可應用在大面積照明或情境營造的場合上。

虛擬深度效應是點光源投射在織物結構上發生複雜的光學作用，使織物上的光影呈現彎曲，更可透過光源的排列設計，使織物表面產生虛擬深度效應的光學效果。動態光學則是織物結構可以根據光線不同的入射角度，導引出不同的光影，因此觀眾改變視角時，可以發現織物表面呈現不同的光線投影，達到動態光學的效果（如：0°、30°、60°等視角）。

最近科學家構思只要按一下觸控式按鈕，衣服就可加寬、縮小或變換顏色的智慧型紡織品的可能。甚至淋溼了的衣物，只要隨手一按，便能在幾秒鐘內變乾，這可以說是「超機能期待」。

資料來源

《科學發展》2013年7月，487期，30 ~ 34頁

穿著的科技：智慧型紡織品

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