|制衣材料有“记忆”?服装上演“变形记”

科技日报采访人员陈曦
近日，俄罗斯斯科尔科沃科学技术学院的研究人员利用挤压成型工艺制成了一种形状记忆材料，这种材料能在变形后恢复原来的形状。
南开大学化学学院教授、博士生导师刘遵峰告诉科技日报采访人员，这是一种属于智能材料的形状记忆材料，其能够记住第一次成型时的初始形状，在适当条件下它会呈现临时形状，但当受到热、光、电等外界刺激时，其又可以从临时形状回到初始形状。形状记忆材料展示出的自我感知、自我调节、自我适应等一系列智能响应特性，使得它们的发展速度不断加快，在航空航天、生物医学、汽车工业等多个领域的应用也越来越广泛。
近年来，形状记忆材料与纺织品也碰撞出科技感十足的火花，让服装变得有记忆、更聪明。
让纺织品长记性的智能材料
如何才能让纺织品长记性？目前可谓条条大路通罗马，能实现形状记忆功能的方法途径非常多。
最常见的也是最早被应用于纺织品中的是形状记忆合金。 1932年，瑞典人奥兰德首次观察到某种合金在室温中变形后，再将其加热到一定温度，材料会发生结构逆转变，自动恢复其原有形状。直到1963年，美国海军军械研究室发现具有形状记忆的镍钛合金材料，才让形状记忆合金名声大噪。这种镍钛合金可制成女性文胸的钢圈，也可制成镍钛合金纤维直接加工成纺织品。
在形状记忆合金后， 20世纪80年代又发展起一种应用非常广泛的新型形状记忆材料——形状记忆聚合物。这种材料可以作为功能性涂层覆盖在纺织品上。当外部环境以特定的方式和规律发生变化时，具有涂层的纺织物也会随着变化周而复始地改变形状。
目前在纺织服装领域中应用的形状记忆聚合物主要是聚氨酯这种高分子化合物，其形状记忆功能，可使纺织物的防水性、透气性等随体温变化，从而达到调节体温的作用。还可设置合适的触发温度，使聚氨酯纺织品褶皱时能恢复到初始的记忆形状，从而达到抗皱的效果。
此外，随着科技的发展进步，近年来也有科学家利用人工肌肉技术，实现纺织品的记忆功能。
制备出蚕丝人工肌肉的刘遵峰向采访人员介绍，人工肌肉并不像大众想象的那样是一种人工制造的生物肌肉，而是一种受到外部刺激（例如温度、湿度、电流、压力、光照等）可以快速响应，并产生可逆的膨胀、旋转和伸缩等变化的柔性智能材料。制备人工肌肉的时候，可选用体积膨胀时会发生伸缩和旋转的纤维纱线，如多壁碳纳米管、纳米线、石墨烯、尼龙、氨纶、蚕丝、棉线等纤维材料，通过在纤维中加入周期性的螺旋结构，将材料的体积膨胀进行放大。用这种柔性智能材料编制的织物，可以在一定的条件下产生记忆。
随着3D打印等技术的发展，哈佛大学的研究人员用角蛋白（存在于头发、指甲和贝壳中的纤维蛋白）研发出一种生物相容性材料。他们从废弃羊毛中提取角蛋白，将这些角蛋白作为墨水， 3D打印成扁平星形、环形和扁平条形等不同形状的纸张。研究人员选取一种形状的纸，将其放入过氧化氢和磷酸二氢钠溶液中，纸张现有的形状就会被预设成永久形状，当纸张拥有新形状后，只要放入水中即可恢复为预设的永久形状。
形状记忆材料解锁服装更多功能
目前，形状记忆材料在服装中应用最广泛的就是形状记忆合金。比如镍钛合金最早被应用于文胸内，起托垫保形作用。即使在清洗穿戴过程中发生变形，也会被体温暖回原形。如今这种文胸在市场上已不鲜见。