随着数字信息化时代的到来，人们亟需一种智能系统，将智能设备集成到日常环境中，为人们提供多种便捷的服务。而生活场景的多样化、复杂化还要求该系统能够个性化、嵌入式、不唐突、随时随地可用。服装作为人类的第二层皮肤，能够增强人与环境之间的交流，是智能系统的理想载体。智能服装不同于可穿戴计算机，其强调服装的重要性，同时具有感知和通信的能力。虽然人们一直致力于可穿戴电子元件的微型化，但真正的智能服装是可以通过将所有的元件转化为全纺织材料来实现。人们喜欢穿纺织品，因为它们灵活、舒适、轻便、结实、耐洗。因此，在纺织品中嵌入电子功能的同时，有必要保留纺织品的特点，使织物原有的服用性能不会受到影响，这类纺织品和服装的设计一直都受到国内外研究者的高度关注，并已开发出多种智能纺织品。

随着人们对智能纺织品需求的增加及纳米技术、IT和微电子等技术的进一步发展，为智能纺织品开辟了多种研究领域。本文着重介绍了柔性多功能织物器件的重要进展，包括基于柔性织物的能量收集&存储器件、变色器件、可变形器件以及先进的智能交互纺织品。最后，讨论了智能纺织品的发展前景。

智能纺织品的重要进展

对于未来的智能纺织，它们应该更加智能和独立，以实现其功能的多样性。太阳能电池、摩擦电纳米发电机、热电装置等能量采集设备的发展以及锂离子电池、超级电容器柔性储能技术的提高，解决了纺织品的能源自给问题，使可穿戴技术领域得到进一步发展。2016年Chen等通过穿梭飞行的方式，研发出能够同时收集太阳光能和机械能来产生电能的智能织物，如图1所示。

一小块纺织品提供的电力可以在1分钟内为2mF商业电容器充电到2V，直接给手机充电，甚至能够以可穿戴的方式为电子表持续供电。中国科学院半导体研究所沈国震教授所在团队研制出一种长度可达1.2m的可编织线状超级电容器，其可作为可穿戴的能量储存单元并为个人电子设备提供电能，具有很好的应用前景，如图2所示。

颜色对自然和人类社会都非常重要。人们可以设计绚丽多彩的图案和风格，通过简单而富有想象力的色彩组合来表达自己的情感和故事。近年来，随着消费者对服饰美追求层次的提高，对服装颜色的需求也正在由实用型向新奇型转变。变色纤维材料借助现代高新技术，使纺织品的颜色或花型随光照、湿度、温度而变化，呈现出由常规的“静态” 变为若隐若现的动态效果，如图3所示。

变色服装最早由美国国防部研制作为士兵的“隐形衣”，可以随着周围的环境而改变颜色，以模拟不同作战地形环境的背景色，如图4所示。此后，变色服装逐渐应用到其他领域，如美国Clemson大学的研究将光纤与噻吩衍生物等变色染料相结合，实现了纤维颜色的自动变化。

可变形材料在受到磁场、电流、辐射、热量和大气等外界刺激时，可以可逆地改变其位置或形状。21世纪以来，新型可变形材料在仿生器件、仿生技术、时尚装饰等领域得到了广泛的研究和应用，如形状记忆高分子材料、合金材料、相变材料等。近年来，人们对基于纺织品的变形材料的研究取得了很大进展。如图5所示，Carter S. Haines等通过巧妙的编织得到热响应性变形织物，能够根据温度变化改变孔隙率，增加穿着舒适性或保护应急响应人员免受高温。笔者课题组研发了湿度敏感、可舒张卷曲的全氟磺酸离子聚合物（PFSA）薄膜，利用不均匀吸水膨胀的特性模拟了自然界中花瓣随湿度变化呈现不同形状的行为，并成功将其与旗袍结合制作出变形旗袍。

传统的传感器是一种能将非电量信号按一定规律转换成便于处理的电信号并将其输出的器件，通常由敏感元件、转换元件和测量电路3部分组成。智能服装和可穿戴技术的广泛应用使得传感器逐渐向柔性化、智能化、微型化和集成化的方向发展。图6a介绍了搭载英特尔Edison芯片的Mimo智能婴儿连体衣，其内置温度传感器，可监测婴儿的呼吸、皮肤温度、湿度和活动等，通过蓝牙与手机连接后可查看数据，从而更方便照顾婴儿。此外，以摩擦纳米发电机与纤维传感的技术结合则能提供自供能的实时监测系统，在动作捕捉，老人摔倒预警等方面具有潜在应用。

智能纺织品的发展前景

随着业界和学术界对智能纺织品的兴趣日益浓厚，预计智能纺织品领域将会继续扩大。表1总结了智能服装技术的组成部分、智能服装可以提供的服务以及应用实例。智能服装系统的各个组成部分，包括界面、通信、数据管理、能量管理和集成电路，被组合在一起，形成信息、通信、辅助、审美、情感等服务。

在未来，智能服装的领域可能会从一个以功能为导向的系统扩展到一个不仅执行穿着者的指令还关注穿着者的情感状态的系统。它可以感知穿着者的感受，并通过改变形状、颜色、气味等来响应情绪。

前边讨论的那些已经上市的智能服装产品主要在服装中嵌入单一的服务或功能，未来智能服装系统的研究将向外扩展，将各种服务或功能整合到系统中，生产出多功能的智能服装系统。