智能面料與服裝在生活中的應(yīng)用

參與：冷蕓時尚2群群友

時間：2022年11月6日

莊主：朱明玥-香港-智能可穿戴研究

參與者：若三-杭州-2群副群主、Angel-昆明-服裝設(shè)計、Von-廣州-設(shè)計、小象君-上海-服裝產(chǎn)品開發(fā)、陳雪菲-上海-非語設(shè)計創(chuàng)始人、極簡-洛陽-財務(wù)、Shane-上海-服裝工作室

▼?以下的冷蕓時尚圈討論是就行業(yè)問題的討論及總結(jié)。這些分享屬于集體智慧的結(jié)晶。（它們并不代表冷蕓個人觀點）。希望通過此種方式能讓更多行業(yè)人士受益！

面料作為每個人、每天都會接觸到的材料，除了服裝、飾品外，在家居場景中也很常見。隨著微型、柔性傳感和功能紗線等技術(shù)的逐漸成熟，當智能面料嵌入日常使用的物品中，便可自然無察覺地、不妨礙用戶正常生活地進行數(shù)據(jù)采集，或運行所需功能；這個特點正被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、運動與智能家居中。歡迎大家一起來討論現(xiàn)階段智能面料有哪些應(yīng)用，又存在哪些問題。

｜一｜

什么是“智能面料”？

1.“智能面料”是什么？有哪些分類？

“智能面料”的面料是把可以導(dǎo)電的紗線連接到電子控制板上，觸摸或者拉伸的時候，會有電信號傳到控制板里。比較常見的材料是有不銹鋼、銀、銅鎳合金纖維嵌入的紗線。銀的導(dǎo)電性最好，也最貴，不銹鋼的比較堅韌，耐蹂躪。這類紗線應(yīng)用領(lǐng)域主要取決于控制板，類似學(xué)校里用得最多的Arduino，紗線只是用來導(dǎo)電的一種方式?，F(xiàn)在這類紗線主要是應(yīng)用到日常健康監(jiān)測，通過穿一件衣服、襪子、手套等在不影響日常生活的情況下就可以實時收集健康數(shù)據(jù)?！爸悄苊媪稀狈b在穿著體驗上會比傳統(tǒng)的貼片、佩戴控制盒的方式舒服很多。并且衣服上的控制板現(xiàn)在都做的比較小了，通過的電流也很小，不會對人體造成傷害。

比如小米出過一件用來監(jiān)測心電呼吸的衣服，控制盒旁邊那一圈應(yīng)該就是導(dǎo)電紗線織的，胸前的控制盒很小，在洗滌的時候要取下來，這樣就不會損壞了。這類面料在淘寶上可以按“防輻射面料”、“觸摸屏面料”來搜索。

（圖片來源：小米官網(wǎng)）

“智能面料”在戶外、航空航天、運動等行業(yè)都常用。導(dǎo)電織物最普通的應(yīng)用是在觸摸屏手套上，有些手套在食指和拇指上會織有一小塊銀灰色的紗線，或者會有一塊不同于其他材質(zhì)的布，這個就是最常見的導(dǎo)電織物。

導(dǎo)電紗線的洗滌和制造成本不比正常紗線，難打理，成本高，所以也就很難投入大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，使之進一步商業(yè)化。但現(xiàn)在我們見到的導(dǎo)電紗線其實已經(jīng)在防輻射領(lǐng)域有成熟應(yīng)用了?，F(xiàn)在用得最多的導(dǎo)電紗線是不銹鋼的，因為這種材質(zhì)的線相對比較耐洗，銀纖維的導(dǎo)電紗線就比較脆弱，水洗次數(shù)有限。

其實“智能面料”實際上是一個比較廣義的詞，這里的“面料”并不僅僅是字面意思的“紡織品”、“面料”。根據(jù)莊主專業(yè)所學(xué)，我們可以把這個詞解釋為”Textiles Soft Systems”，理解為將像面料這樣的一個柔軟的表面、結(jié)構(gòu)和電子傳感系統(tǒng)作為載體，通過科技、工程等手段，去實現(xiàn)想要達成的功能。這個系統(tǒng)可以通過任何材料、任何方式來實現(xiàn)，甚至可以是虛擬的方式，比如蕓友經(jīng)常討論的虛擬服裝，可持續(xù)時尚等也可以算在這個范疇內(nèi)。

2.本次討論中的“智能面料”主要指的“e-textiles”是什么？目前常見的有哪幾種？

本次討論更側(cè)重于功能的交互，即把面料作為一個實現(xiàn)人和物體/計算機交流、互動功能的載體?，F(xiàn)在應(yīng)用“智能面料”有些是面料本身發(fā)生改變，但大多數(shù)是通過這種面料將數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X、手機、app里，進一步實現(xiàn)功能。幾個常見的例子有比如智能手表、手環(huán)、戒指、耳機等成熟的可穿戴產(chǎn)品，是通過貼近皮膚的微型傳感器來直接獲取身體數(shù)據(jù)。這些微型傳感器、電池和他們的封裝制造技術(shù)都比較成熟了，所以現(xiàn)在應(yīng)用比較多的都是基于這樣種有一個小控制盒的形式。

｜二｜

目前 “智能面料”的具體應(yīng)用

和發(fā)展程度（藝術(shù)裝置/實驗室/投產(chǎn)）

莊主現(xiàn)在在研究制作音樂服裝，音樂服裝的概念在十幾年前就已經(jīng)有了，也是智能面料交互的鼻祖項目。最早MIT的研究員做出通過觸摸、拉伸等方式來產(chǎn)生音樂的夾克，發(fā)展到現(xiàn)在比較成熟的是這個項目：

(圖片來源：MIT media lab “MIT KnittedKeyboard II”)

這是MIT一位叫做Irmandy Wicaksono的研究員做的項目，大家有興趣可以去搜一下，他基本把所有智能面料的應(yīng)用都嘗試過一遍，做出許多經(jīng)典的項目。這些導(dǎo)電的紗線會連到一個小型控制板上，這個控制板帶電池，或是可以插電。你可以把它想象成一個軟的、布料上的電子琴鍵盤，可以在上面設(shè)置你喜歡的音色進行彈奏。

現(xiàn)在比較成熟的項目都是通過電子針織機+微型控制薄膜+微型電池來實現(xiàn)。比如這位研究員的這個項目:

(圖片來源：MIT media lab “a tailored electronic textile conformable suit?”)

把微型柔性傳感薄膜、紗線都織到毛衣里，然后通過走線連接到控制板，電池和控制板就裝在那個白色小盒子里。那個小盒子可以拿下來充電，這個就是現(xiàn)在比較常見的無線的形式了。目前的問題是制造成本比較高，還沒能量產(chǎn)。而且這件毛衣里的傳感器在測心率、心率變異性、血壓等方面都有較高的準確性，比起現(xiàn)在做24小時心電圖時用的貼片，掛一個盒子要便利許多。

莊主的研究生導(dǎo)師現(xiàn)在在做電子面料，她們做的發(fā)光織物比較早，主要是用光纖（和上圖提到用作顯示器的織物原理不同），會應(yīng)用在沉浸式劇院的交互裝置上，現(xiàn)在可以做出很多夢幻的效果。

另外莊主之前在清華實習(xí)的時候，做的是情緒檢測的智能服裝，出汗其實是傳感器檢測焦慮的重要手段?，F(xiàn)在已經(jīng)有很多研究驗證過汗液和焦慮情緒的關(guān)系，在焦慮的時候，可能在我們感受到出汗之前，身體就已經(jīng)有細微的汗液產(chǎn)生了，通常這類傳感器會做在手套、圍巾、頸環(huán)上來檢測細微的汗液。

情緒的檢測還能通過之前說到的心率變異性來實現(xiàn)，現(xiàn)在智能手表的實時壓力檢測就是通過這一因素進行的，莊主也和同學(xué)嘗試過，戴著這個手表看相聲和抑郁癥患者訪談，手環(huán)的壓力圖都會有比較明顯的、不同尋常的波動。基本所有測心率呼吸的智能服裝中都會帶這種傳感器。

這類織物可能還是主要靠控制板來連接衛(wèi)星和網(wǎng)絡(luò)，織物只是用作發(fā)光顯示的作用?？椢锏陌l(fā)光、變色、顯示也是個重要的方向。去年復(fù)旦大學(xué)的彭慧勝團隊就基于顯示器原理做出了可以用作顯示屏的織物：

（圖片來源：復(fù)旦大學(xué)-彭慧勝團隊發(fā)光織物）

（圖片來源：Sara&Sarah smart textiles）

莊主現(xiàn)在所在的香港理工大學(xué)也有老師在做類似的面料，并應(yīng)用在衣服上，有個線上展大家有興趣可以看看：

SENSORY STITCHES. Tai Kwun F Hall, 8-13 September 2022

(圖片來源：PolyU Jeanne TAN SENSORY STITCHES)

關(guān)于醫(yī)療保健和幫助特殊人群，有一個比較典型的產(chǎn)品，Siren的糖尿病襪?？梢詸z測到足部潰爛，然后及時給醫(yī)生發(fā)信息，是醫(yī)患之間的小助手。另外還有在襪子的底部織導(dǎo)電纖維和壓感纖維的，可以檢測到心率、汗液、動作等。

(圖片來源：SIREN)

莊主課題組就有師兄師姐在做靜脈曲張襪，這類襪子的作用一方面是緊身，另一方面可能會用一些可拉伸傳感涂層來記錄活動數(shù)據(jù)。治療效果上還需要大量的臨床實驗來驗證。

為特殊人群設(shè)計的“智能面料”還有一個有意思的案例，CUTECIRCUIT為聽障人群感受音樂設(shè)計的夾克大概七八年前已經(jīng)有了，一步步迭代到現(xiàn)在，導(dǎo)電紗線直接和速干面料織在一起，控制盒做到和紐扣一樣大，藏在里面。

（圖片來源：CUTECIRCUIT Soundshirt）

針對智能面料的痛點，網(wǎng)站上專門強調(diào)了能反復(fù)洗滌，洗的時候把控制盒取出來即可。控制盒能接收環(huán)境里的音樂，然后把不同音色轉(zhuǎn)化為不同的振動頻率，在身體各部位播放，讓聽力障礙的人也能沉浸感受音樂的律動。同理，也可以通過手機控制，遠程發(fā)送“擁抱”，也是在我們平時擁抱的時候會觸摸到的背部、手臂等以振動頻率表示。

｜三｜

“智能面料”投入生產(chǎn)銷售

存在哪些問題？

“智能面料”的天花板在纖維、納米層面，同時為了實現(xiàn)無線，可能還得把基本的面料供電的問題解決。上海有很多高校現(xiàn)在都在做汗液、摩擦、拉伸織物發(fā)電的研究，以前人民日報也報道過，大家有興趣可以去搜搜。但現(xiàn)在很多面料還不能經(jīng)受住日常清洗、摩擦，以及下雨漏電這些問題的考驗，材料成本也很高，所以大多數(shù)都還在實驗室階段，研發(fā)難度高。

首先是材料的研發(fā)需要各專業(yè)的人合作，比如莊主所在的香港理工大學(xué)服裝紡織學(xué)院里是有應(yīng)用物理系的，也需要很多做化學(xué)、材料、納米、電子等等方向的人的合作。從材料到產(chǎn)品就是設(shè)計師主要要做的事情，國內(nèi)其實已經(jīng)有很多先進頂尖的材料了，但是還缺少合適的應(yīng)用場景，以及能把材料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的人，目前能做這點的人比較少。轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品之后，還需要各方合作把成本降下來，才有助于進一步生產(chǎn)。

現(xiàn)在很多手表可以檢測心率,“智能面料”在服裝上運用是因為貼合皮膚有些數(shù)據(jù)能更準確嗎？像華為運動健康科學(xué)實驗室，有很多可穿戴設(shè)備方向的研究，但現(xiàn)在我們看到的主要還是在智能手表、耳機上，這些設(shè)備的準確度能達到多高？其實人體檢測心率呼吸最準確的部位，一個是心臟，另一個是胸膈附近。手腕活動較多，在手腕上的檢測準確度可能會受到其他因素的干擾，自然是沒有在心臟附近的準確率高。之前莊主和廈門大學(xué)一個老師聊過，他們之前做過一整套含有導(dǎo)電紗線和傳感器的智能秋衣秋褲，基本能想像到的檢測功能他們都已經(jīng)實現(xiàn)了，而且耐洗耐用。再加上這個衣服是緊身的，可以讓傳感器緊貼皮膚，數(shù)據(jù)也很準確。但就是開發(fā)成本太燒錢，每件成本都要上萬，可能兩三萬,據(jù)說他們做完就再也不想做這個方向的研究了。

現(xiàn)在“智能面料”的市場化還面臨著缺少人來把技術(shù)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的問題，經(jīng)常會出現(xiàn)要么是沒有找到切實有需求的人群和市場，要么就是需要的技術(shù)還達不到，經(jīng)常陷入兩難的境地。并且大眾目前對智能服裝也沒有太多了解，很難想象到會有什么需求，這就需要設(shè)計師來發(fā)掘，在設(shè)計的時候會先發(fā)現(xiàn)問題，然后找解決方案，在找方法的過程中將智能面料技術(shù)應(yīng)用于實際。這也是為什么通常大家都是從特殊人群入手，因為他們有明確的需求。

現(xiàn)在也有不少研究者在做VR感官，體現(xiàn)在智能服裝上主要是觸覺手套，里面通過振動頻率或者其他一些方式來讓使用者感受到VR世界里物體的觸感。這個還能應(yīng)用在宇航服里，幫助宇航員感知周圍不同的材料。

最后莊主補充了了解“智能面料”的渠道，MIT Media Lab是做“智能面料”的領(lǐng)頭羊，大家可以搜索官網(wǎng)https://www.media.mit.edu/查看。

?莊主總結(jié)?

一、什么是“智能面料”

1.“智能面料”是什么？有哪些分類？
“智能面料”指將像面料這樣的一個柔軟的表面、結(jié)構(gòu)和電子傳感系統(tǒng)作為載體，通過科技、工程等手段，去實現(xiàn)想要達成的功能和交互。包括納米新材料制作的纖維、織物；帶有電子傳感器件的布料、表面、柔性機器人、有特殊功能結(jié)構(gòu)（例如折紙）的表面、生物面料等。

2.本次討論中的“智能面料”主要指的“e-textiles”是什么？目前常見的有哪幾種？?
本次討論中的“智能面料”主要指帶有電子傳感器件采集身體數(shù)據(jù)、通過電子控制聲、光、電、變色等變化的柔性系統(tǒng)。

二、目前“智能面料”的具體應(yīng)用和發(fā)展程度（藝術(shù)裝置/實驗室/投產(chǎn)）?

1.在日常生活或娛樂中的應(yīng)用
導(dǎo)航、音樂衣服、針織“電子琴”鍵盤、發(fā)光互動面料。?
2.在運動醫(yī)療健康領(lǐng)域的應(yīng)用?
運動心電呼吸監(jiān)測、智能針織衫、智能內(nèi)衣、情緒檢測、糖尿病、靜脈曲張、CUTECIRCUIT振動服裝。?

三、“智能面料”投入生產(chǎn)銷售存在哪些問題

1.傳感靈敏程度不穩(wěn)定。

2.缺乏安全性驗證（如：下雨漏電、皮膚致敏性、輻射等）。
3.控制盒尺寸vs無線技術(shù)。?
4.缺乏臨床實驗驗證效果。?
5.面料供電問題。?
6.研發(fā)難度大、成本高昂，缺少研發(fā)人員。?
7.缺乏合適的消費人群和銷售渠道。?
8.供應(yīng)鏈不成熟。?
9.大眾認知少，缺乏明確、合適的應(yīng)用場景。
日?？梢粤私獾阶钚轮悄苊媪霞夹g(shù)的渠道：MIT Media Lab官網(wǎng)。

文字整理：張懷楷

文字編輯：陳暢

美術(shù)編輯：李寧