随着全球健康意识觉醒与人们对生活品质诉求的日益提升,智能可穿戴纺织品正加速从专业领域向消费市场渗透,尤其在健康监测、运动健身以及时尚属性与穿戴舒适性的融合创新方面表现优异。与此同时,其产业级应用场景也正在快速扩展,如企业利用智能可穿戴纺织品优化员工的健康管理体系,实现工作效率与职业健康安全的双重提升;政府机构则着力拓展其在公共安全监测和应急救援等领域的创新应用。总体来看,智能可穿戴纺织品正在进入快速发展时期。
市场需求持续增长
IDC发布的Worldwide Quarterly Wearable Device Tracker报告显示(图 1),2024年底全球可穿戴设备出货量有望增长6.1%,达到5.38亿台。预计到2028年,全球可穿戴设备出货量将增至6.457亿台。智能可穿戴纺织品在其中的占比呈现稳步提升趋势。
图 1 全球可穿戴设备市场规模(按产品)
技术创新推动发展
近年来,智能可穿戴纺织品领域在科技创新的驱动下取得了突破性进展,其技术演进呈现出多学科交叉融合的特征。作为核心技术支撑,传感器技术的微型化与集成化发展为该领域奠定了重要基础。通过将柔性压力传感器、生物电传感器及环境温湿度传感器等元件与纺织织物融合,实现了对人体生理信号(如心率、血压、体温等)及环境参数(如湿度等)的连续监测和动态收集,为健康监测和医疗诊断提供了依据。
同时,纳米技术的应用也为智能可穿戴纺织品带来了新的发展机遇,纳米材料具有小尺寸效应、表面效应等特性,赋予了纺织品多重功能。许慧等创新性地以生物试剂肝素钠分散的碳纳米管(CNT)墨水为“染液”,以纯棉针织物为基材,利用重复浸轧染色工艺,将CNT墨水均匀印染到棉织物中,进一步利用黏附导电银胶的铜胶带在CNT棉针织物两端组装,得到柔性织物应变传感器。该织物应变传感器在 0 ~ 50%的应变条件下显示出良好的循环稳定性和回复性,且具有优异的生物相容性。
此外,为了确保智能可穿戴产品的可持续运行,开发可靠的智能可穿戴电源系统和能量管理设备非常重要。可穿戴能源设备主要分为能量转换设备和储能设备两类。能量转换装置如太阳能电池、摩擦纳米发电机和热电发电机,可将其他形式的能量如光能、身体运动能量和热能转换为电能。储能设备如超级电容器和金属离子电池等可以储存电能,并为智能可穿戴电子设备供能。
应用领域不断拓展
智能可穿戴纺织品的应用领域正呈现多维拓展的态势。在健康监测领域,基于纺织品的生物传感器实现了对人体生理指标的实时、非侵入式采集。如图 2 和图 3 所示,该设备可以精准地获取呼吸频率、脉搏、血压、皮肤温度和湿度等多维生理参数,为个人健康提供精确的反馈信息,为疾病预防与健康管理提供数据支撑。在医疗领域,智能纺织监测系统正成为疾病管理的重要辅助工具。如针对慢性病或老年患者管理需求,其可实现对血糖、血氧等关键指标的持续监测及预警,同时为医生提供全面而有价值的数据,从而有效预防突发性医疗事件。在军事安全领域,智能可穿戴纺织品也发挥着重作用。如智能防弹衣可以通过传感器监测子弹的冲击力度和方向,并自动调整防弹材料的硬度和强度,提高防弹效果;智能消防服可以监测消防员的生命体征和环境信息,并提供实时的救援指导。
图 2 呼吸监测系统模块化示意图
图 3 血压监测系统
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来源:纺织导报