智能面料与服装在生活中的应用
参与：冷芸时尚2群群友
时间：2022年11月6日
庄主：朱明玥-香港-智能可穿戴研究
参与者：若三-杭州-2群副群主、Angel-昆明-服装设计、Von-广州-设计、小象君-上海-服装产品开发、陈雪菲-上海-非语设计创始人、极简-洛阳-财务、Shane-上海-服装工作室
▼以下的冷芸时尚圈讨论是就行业问题的讨论及总结。这些分享属于集体智慧的结晶。（它们并不代表冷芸个人观点）。希望通过此种方式能让更多行业人士受益！
面料作为每个人、每天都会接触到的材料，除了服装、饰品外，在家居场景中也很常见。随着微型、柔性传感和功能纱线等技术的逐渐成熟，当智能面料嵌入日常使用的物品中，便可自然无察觉地、不妨碍用户正常生活地进行数据采集，或运行所需功能；这个特点正被广泛应用于医疗、运动与智能家居中。欢迎大家一起来讨论现阶段智能面料有哪些应用，又存在哪些问题。
｜一｜
什么是智能面料？
1.智能面料是什么？有哪些分类？
智能面料的面料是把可以导电的纱线连接到电子控制板上，触摸或者拉伸的时候，会有电信号传到控制板里。比较常见的材料是有不锈钢、银、铜镍合金纤维嵌入的纱线。银的导电性最好，也最贵，不锈钢的比较坚韧，耐蹂躏。这类纱线应用领域主要取决于控制板，类似学校里用得最多的Arduino，纱线只是用来导电的一种方式。现在这类纱线主要是应用到日常健康监测，通过穿一件衣服、袜子、手套等在不影响日常生活的情况下就可以实时收集健康数据。智能面料服装在穿着体验上会比传统的贴片、佩戴控制盒的方式舒服很多。并且衣服上的控制板现在都做的比较小了，通过的电流也很小，不会对人体造成伤害。
比如小米出过一件用来监测心电呼吸的衣服，控制盒旁边那一圈应该就是导电纱线织的，胸前的控制盒很小，在洗涤的时候要取下来，这样就不会损坏了。这类面料在淘宝上可以按防辐射面料、触摸屏面料来搜索。
（图片来源：小米官网）
智能面料在户外、航空航天、运动等行业都常用。导电织物最普通的应用是在触摸屏手套上，有些手套在食指和拇指上会织有一小块银灰色的纱线，或者会有一块不同于其他材质的布，这个就是最常见的导电织物。
导电纱线的洗涤和制造成本不比正常纱线，难打理，成本高，所以也就很难投入大规模工业生产，使之进一步商业化。但现在我们见到的导电纱线其实已经在防辐射领域有成熟应用了。现在用得最多的导电纱线是不锈钢的，因为这种材质的线相对比较耐洗，银纤维的导电纱线就比较脆弱，水洗次数有限。
其实智能面料实际上是一个比较广义的词，这里的面料并不仅仅是字面意思的纺织品、面料。根据庄主专业所学，我们可以把这个词解释为Textiles Soft Systems，理解为将像面料这样的一个柔软的表面、结构和电子传感系统作为载体，通过科技、工程等手段，去实现想要达成的功能。这个系统可以通过任何材料、任何方式来实现，甚至可以是虚拟的方式，比如芸友经常讨论的虚拟服装，可持续时尚等也可以算在这个范畴内。
2.本次讨论中的智能面料主要指的e-textiles是什么？目前常见的有哪几种？
本次讨论更侧重于功能的交互，即把面料作为一个实现人和物体/计算机交流、互动功能的载体。现在应用智能面料有些是面料本身发生改变，但大多数是通过这种面料将数据传输到电脑、手机、app里，进一步实现功能。几个常见的例子有比如智能手表、手环、戒指、耳机等成熟的可穿戴产品，是通过贴近皮肤的微型传感器来直接获取身体数据。这些微型传感器、电池和他们的封装制造技术都比较成熟了，所以现在应用比较多的都是基于这样种有一个小控制盒的形式。
｜二｜
目前 智能面料的具体应用
和发展程度（艺术装置/实验室/投产）
庄主现在在研究制作音乐服装，音乐服装的概念在十几年前就已经有了，也是智能面料交互的鼻祖项目。最早MIT的研究员做出通过触摸、拉伸等方式来产生音乐的夹克，发展到现在比较成熟的是这个项目：
(图片来源：MIT media lab MIT KnittedKeyboard II)
这是MIT一位叫做Irmandy Wicaksono的研究员做的项目，大家有兴趣可以去搜一下，他基本把所有智能面料的应用都尝试过一遍，做出许多经典的项目。这些导电的纱线会连到一个小型控制板上，这个控制板带电池，或是可以插电。你可以把它想象成一个软的、布料上的电子琴键盘，可以在上面设置你喜欢的音色进行弹奏。
现在比较成熟的项目都是通过电子针织机+微型控制薄膜+微型电池来实现。比如这位研究员的这个项目:
(图片来源：MIT media lab a tailored electronic textile conformable suit )
把微型柔性传感薄膜、纱线都织到毛衣里，然后通过走线连接到控制板，电池和控制板就装在那个白色小盒子里。那个小盒子可以拿下来充电，这个就是现在比较常见的无线的形式了。目前的问题是制造成本比较高，还没能量产。而且这件毛衣里的传感器在测心率、心率变异性、血压等方面都有较高的准确性，比起现在做24小时心电图时用的贴片，挂一个盒子要便利许多。
庄主的研究生导师现在在做电子面料，她们做的发光织物比较早，主要是用光纤（和上图提到用作显示器的织物原理不同），会应用在沉浸式剧院的交互装置上，现在可以做出很多梦幻的效果。
另外庄主之前在清华实习的时候，做的是情绪检测的智能服装，出汗其实是传感器检测焦虑的重要手段。现在已经有很多研究验证过汗液和焦虑情绪的关系，在焦虑的时候，可能在我们感受到出汗之前，身体就已经有细微的汗液产生了，通常这类传感器会做在手套、围巾、颈环上来检测细微的汗液。
情绪的检测还能通过之前说到的心率变异性来实现，现在智能手表的实时压力检测就是通过这一因素进行的，庄主也和同学尝试过，戴着这个手表看相声和抑郁症患者访谈，手环的压力图都会有比较明显的、不同寻常的波动。基本所有测心率呼吸的智能服装中都会带这种传感器。
这类织物可能还是主要靠控制板来连接卫星和网络，织物只是用作发光显示的作用。织物的发光、变色、显示也是个重要的方向。去年复旦大学的彭慧胜团队就基于显示器原理做出了可以用作显示屏的织物：
（图片来源：复旦大学-彭慧胜团队发光织物）
（图片来源：Sara&Sarah smart textiles）
庄主现在所在的香港理工大学也有老师在做类似的面料，并应用在衣服上，有个线上展大家有兴趣可以看看：
SENSORY STITCHES. Tai Kwun F Hall, 8-13 September 2022
(图片来源：PolyU Jeanne TAN SENSORY STITCHES)
关于医疗保健和帮助特殊人群，有一个比较典型的产品，Siren的糖尿病袜。可以检测到足部溃烂，然后及时给医生发信息，是医患之间的小助手。另外还有在袜子的底部织导电纤维和压感纤维的，可以检测到心率、汗液、动作等。
(图片来源：SIREN)
庄主课题组就有师兄师姐在做静脉曲张袜，这类袜子的作用一方面是紧身，另一方面可能会用一些可拉伸传感涂层来记录活动数据。治疗效果上还需要大量的临床实验来验证。
为特殊人群设计的智能面料还有一个有意思的案例，CUTECIRCUIT为听障人群感受音乐设计的夹克大概七八年前已经有了，一步步迭代到现在，导电纱线直接和速干面料织在一起，控制盒做到和纽扣一样大，藏在里面。
（图片来源：CUTECIRCUIT Soundshirt）
针对智能面料的痛点，网站上专门强调了能反复洗涤，洗的时候把控制盒取出来即可。控制盒能接收环境里的音乐，然后把不同音色转化为不同的振动频率，在身体各部位播放，让听力障碍的人也能沉浸感受音乐的律动。同理，也可以通过手机控制，远程发送拥抱，也是在我们平时拥抱的时候会触摸到的背部、手臂等以振动频率表示。
｜三｜
智能面料投入生产销售
存在哪些问题？
智能面料的天花板在纤维、纳米层面，同时为了实现无线，可能还得把基本的面料供电的问题解决。上海有很多高校现在都在做汗液、摩擦、拉伸织物发电的研究，以前人民日报也报道过，大家有兴趣可以去搜搜。但现在很多面料还不能经受住日常清洗、摩擦，以及下雨漏电这些问题的考验，材料成本也很高，所以大多数都还在实验室阶段，研发难度高。
首先是材料的研发需要各专业的人合作，比如庄主所在的香港理工大学服装纺织学院里是有应用物理系的，也需要很多做化学、材料、纳米、电子等等方向的人的合作。从材料到产品就是设计师主要要做的事情，国内其实已经有很多先进顶尖的材料了，但是还缺少合适的应用场景，以及能把材料转化为产品的人，目前能做这点的人比较少。转化为产品之后，还需要各方合作把成本降下来，才有助于进一步生产。
现在很多手表可以检测心率,智能面料在服装上运用是因为贴合皮肤有些数据能更准确吗？像华为运动健康科学实验室，有很多可穿戴设备方向的研究，但现在我们看到的主要还是在智能手表、耳机上，这些设备的准确度能达到多高？其实人体检测心率呼吸最准确的部位，一个是心脏，另一个是胸膈附近。手腕活动较多，在手腕上的检测准确度可能会受到其他因素的干扰，自然是没有在心脏附近的准确率高。之前庄主和厦门大学一个老师聊过，他们之前做过一整套含有导电纱线和传感器的智能秋衣秋裤，基本能想像到的检测功能他们都已经实现了，而且耐洗耐用。再加上这个衣服是紧身的，可以让传感器紧贴皮肤，数据也很准确。但就是开发成本太烧钱，每件成本都要上万，可能两三万,据说他们做完就再也不想做这个方向的研究了。
现在智能面料的市场化还面临着缺少人来把技术转化为产品的问题，经常会出现要么是没有找到切实有需求的人群和市场，要么就是需要的技术还达不到，经常陷入两难的境地。并且大众目前对智能服装也没有太多了解，很难想象到会有什么需求，这就需要设计师来发掘，在设计的时候会先发现问题，然后找解决方案，在找方法的过程中将智能面料技术应用于实际。这也是为什么通常大家都是从特殊人群入手，因为他们有明确的需求。
现在也有不少研究者在做VR感官，体现在智能服装上主要是触觉手套，里面通过振动频率或者其他一些方式来让使用者感受到VR世界里物体的触感。这个还能应用在宇航服里，帮助宇航员感知周围不同的材料。
最后庄主补充了了解智能面料的渠道，MIT Media Lab是做智能面料的领头羊，大家可以搜索官网https://www.media.mit.edu/查看。
庄主总结
一、什么是智能面料
1.智能面料是什么？有哪些分类？智能面料指将像面料这样的一个柔软的表面、结构和电子传感系统作为载体，通过科技、工程等手段，去实现想要达成的功能和交互。包括纳米新材料制作的纤维、织物；带有电子传感器件的布料、表面、柔性机器人、有特殊功能结构（例如折纸）的表面、生物面料等。
2.本次讨论中的智能面料主要指的e-textiles是什么？目前常见的有哪几种？本次讨论中的智能面料主要指带有电子传感器件采集身体数据、通过电子控制声、光、电、变色等变化的柔性系统。
二、目前智能面料的具体应用和发展程度（艺术装置/实验室/投产）
1.在日常生活或娱乐中的应用导航、音乐衣服、针织电子琴键盘、发光互动面料。2.在运动医疗健康领域的应用运动心电呼吸监测、智能针织衫、智能内衣、情绪检测、糖尿病、静脉曲张、CUTECIRCUIT振动服装。
三、智能面料投入生产销售存在哪些问题
1.传感灵敏程度不稳定。
2.缺乏安全性验证（如：下雨漏电、皮肤致敏性、辐射等）。3.控制盒尺寸vs无线技术。4.缺乏临床实验验证效果。5.面料供电问题。6.研发难度大、成本高昂，缺少研发人员。7.缺乏合适的消费人群和销售渠道。8.供应链不成熟。9.大众认知少，缺乏明确、合适的应用场景。日常可以了解到最新智能面料技术的渠道：MIT Media Lab官网。
文字整理：张怀楷
文字编辑：陈畅
美术编辑：李宁
