伴随着5G时代的到来，信息的传输速度得到大幅提升，再加上各领域技术的飞速发展，“智能”已被越来越多地应用到我们的日常生活之中。服装作为衣食住行之首，诞生之初是为了遮体避寒，后发展为突出个人个性的载体，现代服装与科技相结合并被附以各种功能，为不同领域和不同年龄段的人提供便利，这类可以满足人们不同需求、具有特殊功能的服装被称之为智能服装。1 智能服装的市场需求伴随着老龄化时代的到来和“二孩”政策的放开，我国人口呈现两极化发展趋势，儿童和老年人的人口比例逐年升高，80后、90后成为家庭主要支柱。然而，这类人群普遍工作繁忙，没有时间和精力去陪伴、照顾父母；与此同时，他们之中有一些初为人父（母），既缺乏育儿经验，又没有办法时刻监护孩子的健康和安全。以上这些需求催生了智能产品的发展，其中，智能监护类产品需求最为强烈。服装作为人体的“第二皮肤”，距离体表最近，与身体接触时间最长，是智能监护产品的最佳载体。因此，监护类智能服装在近几年的发展尤为迅速。另外，一些具有特殊功能的智能服装也很受欢迎，如适合孕妇穿着的电磁辐射屏蔽服、可以记录优化运动员训练数据的运动内衣、特殊环境下的作战服等。随着市场需求的不断扩大，智能已不再遥远，智能服装正走入千家万户。2 智能服装的发展及现状20世纪30年代，许多发达国家就对智能服装进行了探索。由于当时的通信技术和电子信息技术不够发达，智能服装的发展不尽人意。随着时代的进步和科技的发展，电子零部件的体积逐渐缩小，性能却得到了大幅提升，这一改变给予了智能服装新的生机，智能服装不再局限于军工、航天等特殊行业使用，而是逐渐进入到我们的日常生活中。早在2005年，飞利浦公司就推出过一款可以观测运动员运动前后身体变化的智能服装，它不仅可以准确地记录运动员在运动过程中血压、脉搏的变化，卡路里消耗状况，还可以对这些数据进行智能分析，制定和调整运动计划，以帮助运动员提高运动成绩。相较国外，我国智能服装的研究起步晚、进展慢。近几年，得益于5G技术和交叉学科的快速发展，我国在智能服装方面取得了很大进展。针对纤维本身的研究也是智能服装的创新重点。如芳纶化学镀银的表面改性，不仅改善了芳纶表面活性基团数量较少而导致的经酸碱刻蚀效果不佳的问题［1］，还具有良好的抗菌性和阻隔辐射的功能，可以用于制作婴幼儿服装、轻薄时尚的孕妇装或特殊工种的防护服。3 智能服装的运用服装的变迁代表着文明和社会的变迁，服装不仅仅有最基本的实用意义，还有着非常重要的历史意义。智能服装除了舒适美观，还兼具了疗愈疾病、强身健体、美体美肤、轻薄调温等功能［2］。按照其不同的运用可以将智能服装分成以下几种类别。3.1　按应用对象分类3.1.1　婴幼儿智能服装呼吸是判断婴儿健康状况的一项重要参数，婴儿一旦发生呼吸暂停或瞬时屏气，可能造成非常严重的后果。目前市面上的婴儿监测产品多是摆放于床边或放置于床垫下面，对婴儿的呼吸监测效果并不理想。JAKUBAS Adam等［3］针对以上现象研发的Textronic系统，可以通过呼吸节律传感器感应导电罗纹织物的电阻变化，从而监测婴儿的呼吸状况。婴儿腹部为呼吸时起伏变化最大的部位，将传感器装置于罗纹织物质地的腰带上，有助于获取到可靠的呼吸数据，且针织物质地柔软，具有良好的弹性和恢复性，不会对婴儿产生束缚。伴随着婴儿呼吸时腹部的起伏，罗纹织物的长短也发生相应的变化，电阻也随之改变，再通过传感器的传输输出结果，最终达到检测婴儿呼吸状况的目的，减轻了看护人压力的同时提高了婴儿睡眠时的安全性。3.1.2　老年人智能服装中风是一种对老年人影响极大的神经系统疾病。世界卫生组织数据显示，中风是世界上第二大杀手，中风患者不仅死亡率高，其留下的后遗症更是严重影响了患者基本的生活和自理能力。中风发病率逐年上升，其中手部肌肉痉挛的老年患者尤为普遍［4］。对此，KORZENIEWSKA Ewa等［5］针对手部瘫痪的中风患者研发了一款辅助康复治疗的TipStim手套。该智能手套基于柔性基板和物理气相沉积工艺，在纺织基片上制备导电薄膜，利用电极释放电流刺激患者指尖，以提高中风患者的手部灵敏度，帮助其恢复手部肌肉力量和知觉。相比其他手部康复机器人，这款康复手套对患者的手部灵敏度包容性更大、柔软性更好，使用感受更为舒适。除了中风，近年老年人罹患阿尔茨海默症的比例也有所增加。患病老人会出现记忆弱化、失忆等症状，极容易造成走失的严重后果。对此，青岛大学江亮、陈少娟带领团队研发了一款针对老年人的GPS可定位智能服装，可随时在APP端查看穿着者的位置信息。这款智能服装能量来源广泛，除了蓄能电池供电外，还在背部设计了太阳能电池收集能量，老年人在白天户外锻炼时太阳能电池就能够自动充能并存储，夜晚释放能量进行供能；衣身使用弹性氨纶纱线对传感材料进行包裹编织，手感柔软舒适、轻薄透气，不影响穿着体验感。该智能服装的使用范围非常广泛，儿童、宠物等易走失的群体都可使用。3.2　按功能分类3.2.1　生活娱乐用智能服装随着物质生活的满足和生活质量的提高，人们的精神需求也越来越受到重视，智能服装的发展也给人们的生活带来了新的生机。光子纤维是能够创造、传播和探测光子的纤维［6］。通过特定的编织方法制作成光子布，在不同光线的照射下可以显现出不同的色彩。光子纤维一般在舞台服装中使用较多，该服装在灯光明亮时看起来跟普通演出服无异，一旦灯光变暗，或是舞台射灯的角度发生了改变，由光子纤维制作而成的演出服便会散发五颜六色的光芒，大大增加了舞台的科技感和观赏性，给人耳目一新的观感。POLUCHOVICH Iryna等［7］使用发光二极管技术，在保证舞蹈演员舒适度的前提下设计了一种可以用智能手机整体控制的智能舞蹈服装，舞美人员可以根据需要，在该系统的中央控制下对灯光进行整体设计，进一步提升了观众的观赏感受。复旦大学彭慧胜团队自主研发的全柔性织物显示系统，不仅实现了大面积柔性显示织物和智能集成系统，将显示器件的制备与织物的编制过程相融合，还可以反复弯折、水洗。织物使用发光经线和导电纬线这种独特的搭接结构，使用“限域涂覆”的制备路线，将发光材料涂层均匀、多次负载在柔性高分子材料上，使其可以耐受上百次的洗涤。此类可发光智能服装还可能被运用在日常服装或交通工具上，如极地科考、地质勘探、夜间骑行服等，通过主动发光代替传统的被动反光，有效降低事故发生率。3.2.2　医疗卫健用智能服装不同于传统意义上的智能服装，用于医疗卫健功能的智能服装，更加注重其环保和健康的需求。最初，在这类行业中，纺织品更像是一个载体，一个电子产品的承载物，可以监测人体生命体征并收集数据［8］。随着科技的发展，人们开始探索这类智能服装更大的可能性，即在智能监测获取数据的基础上，加以大数据及算法的支撑，将体量庞大的监测数据转换成简单易懂的分析结果呈现出来，以便医师随时掌握患者的身体状况，及时调整治疗方案。Biosensics公司研制的LEGSys™（运动评估和步态系统）是一种基于可穿戴运动传感器的便携式步态评估系统，支持多个高精度惯性传感器，实时捕捉多处腿部运动细节，还可以将数据通过蓝牙传输到APP上方便查看和评估［9］。该系统最大的优点是不局限于实验室里，使用者可以在不同的地面、穿着不同鞋子的情况下长时间使用。这种步态分析对于神经系统的康复治疗有着至关重要的作用，有时甚至可以改变手术决策［10］。盲人群体也一直备受社会各界的关注，他们主要是通过触觉、听觉感知世界，这就代表着盲人永远无法欣赏图画。张运维［11］设计并研发的色彩传感智能手套，可以让盲人也“看”到图画。他将颜色传感器、温度传感器等电子元件嵌入手套中，戴上这种手套后触摸图画，手套就会根据画面颜色的变化产生相应的温度变化，盲人群体就可以感知到画面的颜色和形状了。BARIYA Mallika团队［12］设计了一种能够自主收集被测者汗液的手套，被测人员只需进行日常的行为活动，无需使用化学或者热处理的方式进行主动刺激，汗液就可以被收集起来，这种自然状态下的汗液被认为更具有效性和代表性。该手套有多个区域传感平台，分别分布于指尖、手掌、手背等汗腺较多的位置，手套使用的是丁腈橡胶材料，具有不透水的特性，可以有效避免汗液的蒸发，最大程度地积累被测者的天然汗液。相比其他类型的智能服装，医疗卫健类智能服装的需求更为迫切，因为它不仅体现了现代科技的发达，更是一种生命的平等和人文的关怀。3.2.3　特殊行业用智能服装智能服装的研发最开始是为了军工领域的使用，后逐渐进入各行各业，在特殊工种的行业使用尤其广泛。伪装技术是现代作战中非常重要的作战策略，迷彩服、吉利服的出现使得侦察探测手段也随之升级，这就对现代伪装装备、器材提出了更高的要求，如可以随着地形、环境的变化而产生变化。美国宾夕法尼亚大学研制的隐形外套，可将被覆盖物“隐形”，通过“吸收”光线，阻止物体表面产生反射进行伪装；日本东京大学研制的“透明服”是利用其背后的摄像机，将服装遮挡的影像传送映射到服装的正面，从而与环境融为一体，达到隐形的效果［13］。新型纺织材料在军用服装中也很常见。有一种叫聚苯并咪唑（PBI）的高吸水性纤维，它具有耐高温阻燃、化学稳定性好、良好的力学性能及燃烧时毒气释放量少等优良性能［14］，它的吸水性是棉花的2倍，非常适合长时间在高温密闭环境下作战的坦克兵穿着。当士兵大量出汗时，其优良的吸湿放湿性能可以迅速吸收人体表面的汗液，给人以清爽之感，提高了士兵舒适感的同时也有助于提升作战专注度。该材料也被广泛应用于航空航天、国防军工等技术领域［15］。在日常生活中，建筑工人的工作环境通常非常恶劣，智能劳保服装配温湿度传感器、心率血氧传感器等电子元件，结合无线传输技术实时监测人体温湿度和心率的数据，可在工人发生中暑、昏厥等危险情况出现时及时发出警报，保障了建筑工人的生命安全［16］。3.3　按纺织材料和电子元器件分类目前智能服装的探索主要集中在两个方面，一是从纺织材料入手，即对织物本身进行研究改性，使现有的纤维特性达到增强或拓展效果，或是利用纤维本身特点及特殊的交织方式为人们提供更多的功能；另一方面则是从电子元器件入手，将信息技术、传感器技术、芯片技术等应用在服装中，发挥类似电子产品的效果［17］。3.3.1　以纺织材料为主导的智能服装从纺织材料入手的智能服装是指通过对不同特性的纤维进行有机整合，运用特定的织造方法以满足使用者的需求，并遵循以人为本原则设计的多样化功能服装［18］。这类智能服装不依赖芯片等电子元器件实现附加功能性，而是从织物和面料本身入手进行重点研发。近期，日本电子零件制造商村田制作所和纺织品制造商帝人富瑞特公司共同研发而成的PIECLEX纤维，在穿着者进行运动时会进行收缩，这种变化所产生的微量电能可以杀死附着在纤维上的细菌和病毒。试验证明，使用该款纤维制作而成的服装、口罩，可以有效抑制99%的细菌和病毒的生长、繁殖。研发团队表示，未来将对该纤维进行进一步的测试及改良，以期对抗肆虐全球的新冠肺炎病毒。除了从织物本身入手，智能服装还可以从面料的特性入手进行设计开发。染整是对环境污染最为严重的工艺环节，尤其是对水资源的浪费和污染极其严重，童装所使用的布料颜色又最为鲜艳多彩，再加上生长期儿童身高变化快、更新频繁、重复利用率小、没有合理的回收体系，对环境造成了极大负担。对此，英国设计师利用一种特殊面料的褶皱特性，设计了一款可以根据身高体型拉长拉宽的服装，减少了成长期儿童服装的更替频率，解决了成长期儿童服装的使用率低和生命周期短的浪费问题，绿色环保［19］。3.3.2　以电子元器件为主导的智能服装以电子元器件为主导的智能服装更强调可穿戴性，主要是将传感器、无线通信、多媒体等电子技术嵌入到可穿戴服饰中，如服装、手镯、眼镜、手表等，使电子产品变得小型化、便携化，并以服饰为载体发挥其功能性［20］。美国的服装品牌Arrow就采取了这样的思路，他们推出了一款适合商务人士穿着的智能衬衫，只需轻轻一碰就可以将自己的电子名片和社交账号传递到客户手机中。其原理是衬衫的袖子纽扣中含有一个NFC元件，不仅大大提高了社交效率，还避免了纸质名片不易保存、容易丢失的弊端，更减少了实体纸张的使用，符合环保可持续的发展观念。另外，韩国的三星公司也推出了可以配合三星手机使用的智能袖扣，无需实体银行卡或手机扫码，直接将袖口的扣子靠近支付端即可完成支付，目前这种技术已在30多个国家投入使用［21］。江南大学纺织服装学院研发制作的智能定位报警服装，与手机APP连接后，意外发生时手机可以自动联系紧急联系人并发送位置。与此同时，服装会自动报警，大大提高了穿着者的安全性，使用人群涵盖儿童、老人和经常走夜路的女性等。最重要的是，这款智能服装可以像普通服装一样进行重复水洗，且水洗后功能不受任何影响［22］。4 智能服装的展望目前智能服装多是停留在实验室的产品，没有真正走入市场。究其原因是因为这类智能产品的生产成本过高、还未做到产业化，导致其售价较贵。因此，建立一个基于自动化系统的智能服装工厂，提高生产率、降低生产成本并在市场上进行响应式生产是非常必要的。智能服装唯有走下神坛、走入工厂才有可能让人们享受到它带来的便利，只有这样，智能服装才能在实践中不断更新、不断完善，焕发出长久的生机。作为科研人员，研发时可能无法做到像设计师一样，以消费者的需求为目的进行研发；而设计师在设计产品时多以利润为先，缺乏创新性和前瞻性。这就需要研发人员和设计师共同努力。研发人员应注重于开发减少使用者穿戴负担的产品，将“智能”化沉重为轻巧，化有形为无形，化有感为无感，真正实现与服装本身融为一体，可以随意折叠、洗涤，并像普通衣物一样易于护理；设计师应在设计时考虑批量生产，既要保留产品本身的功能特性，也要考虑批量生产的工艺流程和成本费用，实现与工厂对接，避免让产品仅存在于实验室里和各类大赛中，反而经不起市场和消费者的考验。现阶段的智能服装多运用于内衣上或配饰中，造型简单、没有设计感，多是将电子器件和服装简单相加，没有创新性。要想使智能服装被年轻人所接受，时尚美观的设计是必不可少的。在进行智能服装的功能设计时，绝不可以将服装对人体的装饰性舍弃。另外，“一物多用”的生活观念也应被引入到智能服装的概念中来，一件智能服装可以同时具备多种功能，既节约了资源，又简单便捷，还有助于促进多学科交叉融合。环保、绿色是一个永恒的话题，未来智能服装的研发也必须考虑到可持续发展的需求。除了在面料和内置电子元器件的选择上需要尽量减少污染、避免浪费、节约资源以外，在智能服装本身的面料选择上也应遵循可重复利用的标准。研发和设计的同时就要考虑到该产品废弃后哪些部分可以再循环再利用，哪些部分需要进行哪种处理能够对环境产生最少的污染。未来，信息化的持续发展将会实现把智能服装所采集的数据全球互联互通，为大数据分析提供更广泛的样本和更可靠的数据，使全世界、全领域可以共同享有该数据库，让智能服装更好地造福人类。