劉輔庭

(原上海市紡織科學(xué)研究院 200092)

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國際纖維工程學(xué)研究所的研究方向

劉輔庭

(原上海市紡織科學(xué)研究院 200092)

摘要：介紹日本信州大學(xué)國際纖維工程學(xué)研究所的尖端纖維研究部門、生物醫(yī)療纖維研究部門、智能紡織品研究部門及感性時(shí)裝工程學(xué)研究部門。

關(guān)鍵詞：大學(xué)；研究所；尖端纖維；生物醫(yī)療纖維；智能紡織品；時(shí)裝

2014年3月1日 設(shè)立國際纖維工程學(xué)研究所(日本信州大學(xué))目的是繼續(xù)發(fā)展以纖維、紡織、服裝為基礎(chǔ)的教育研究、國際協(xié)作、產(chǎn)學(xué)協(xié)作。國際纖維工程學(xué)研究所的使命是為構(gòu)筑富?？沙掷m(xù)社會(huì)，在國際的視野下利用纖維科學(xué)和技術(shù)，在學(xué)術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)積蓄及創(chuàng)新。其實(shí)踐在于自由思想和研究有效進(jìn)行。教師開展各自的研究活動(dòng)，時(shí)常進(jìn)行信息交流，開展創(chuàng)新研究。研究成果必須通過企業(yè)及行政還原于社會(huì)。積極推行產(chǎn)學(xué)官協(xié)作。在研究、生產(chǎn)、市場國際化的纖維、紡織領(lǐng)域，要具備研究的國際競爭力，同時(shí)進(jìn)行國際協(xié)作。纖維及紡織領(lǐng)域范圍廣泛，尖端領(lǐng)域、融合領(lǐng)域、社會(huì)及產(chǎn)業(yè)必需領(lǐng)域等，一研究所難以應(yīng)對(duì)。進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)查，明確在國內(nèi)外分工體制中的位置，長期招聘海外一流研究人員及單位并互相訪問，開展共同研究的摸索及交流。

研究所從材料研究到產(chǎn)品開發(fā)，由尖端纖維、生物醫(yī)療纖維、智能紡織品、感性及時(shí)裝四研究部門和研究協(xié)作室構(gòu)成。部門的研究尖端化，同時(shí)開展國內(nèi)外的企業(yè)及研究單位的融合研究。現(xiàn)在由專任教師8名、兼任教師13名及海外特別招聘教授和特任助教構(gòu)成[1]。

1尖端纖維研究部門[2]

尖端纖維研究部門目的在于開發(fā)有效利用資源、能源的節(jié)能及回用的材料和安心安全的材料，構(gòu)筑高強(qiáng)度纖維、高性能纖維、納米纖維等的制造基礎(chǔ)技術(shù)，創(chuàng)制有各種功能性能的尖端纖維?，F(xiàn)在有專任教師2名和兼任教師2名。

1.1溶液紡絲法制作高性能高功能纖維

經(jīng)凝膠紡絲制作維尼綸及聚丙烯腈等纖維，由干濕法紡絲制作纖維素纖維，改變?nèi)軇┖图徑z條件調(diào)研對(duì)纖維結(jié)構(gòu)及物性的影響。溶液紡絲時(shí)紡絲液量10mL、噴出量0.1mL/min/孔、卷繞速度5～200m/min的條件下一次制作數(shù)百米的連續(xù)纖維，并進(jìn)行評(píng)價(jià)。紡絲液及凝固浴的溫度控制從負(fù)到100℃。按需要在紡絲線上設(shè)置外徑測定器及CCD照相機(jī)，由人工氣象室改變溫濕度，探討紡絲氛圍對(duì)纖維物性的影響。

紡絲液量40mL的皮芯纖維制造裝置用來制作異種聚合物組合的功能性纖維。紡絲液及纖維的結(jié)構(gòu)、物性由溶液流變儀、附冷卻加熱臺(tái)偏振光顯微鏡、紡絲性試驗(yàn)、力學(xué)試驗(yàn)、DSC、X射線衍射等進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.2異種材料復(fù)合的纖維功能化

納米填料(碳納米管、纖維素須晶、納米粘土等)及金屬化合物用作功能劑。與纖維復(fù)合是納米填料混入紡絲液進(jìn)行紡絲或利用吸附吸收于纖維表面。用填料賦予纖維功能時(shí)，兩者的親合性重要。例如控制絲表面結(jié)構(gòu)后，用分散劑分散在水中的碳納米管自發(fā)地吸附于繭絲。少量吸附也有良好的導(dǎo)電性。層狀成形物的表面電阻為數(shù)百kΩ、透明導(dǎo)電體的透過率90%。利用碘對(duì)聚合物的強(qiáng)吸收性的金屬化合物復(fù)合后，開發(fā)導(dǎo)電性、抗菌抗病毒、抗血栓性、抑制生物吸附的特性纖維。

1.3靜電紡絲法開發(fā)高功能產(chǎn)品

納米纖維有高比表面積，是多孔材料?？捎米魍笣穹浪ぁ⒏咝阅転V材、電池隔膜、電極、超電容器、太陽能電池、清潔室用纖維、防塵服、口罩等。約60%是醫(yī)療用途，例如研發(fā)生物組織培養(yǎng)支架及藥物漸釋技術(shù)。也用于蓄電裝置。

1.3.1生物組織培養(yǎng)支架

通常生物內(nèi)的細(xì)胞被細(xì)胞外基質(zhì)包圍，由于細(xì)胞外基質(zhì)的支架功能，細(xì)孔的增殖及分化順利進(jìn)行。對(duì)支架的要求是操作、生物吸收、細(xì)胞粘合、多孔性及力學(xué)強(qiáng)度，而納米纖維滿足這些條件。為促進(jìn)纖維芽細(xì)胞的吸附，已制成高親水性絲復(fù)合納米材料。根據(jù)評(píng)價(jià)可用作生物醫(yī)療材料。加TMSO后，接觸角減小，顯示高親水性，且細(xì)胞的粘合率增加而無壞影響。

1.3.2藥物漸釋技術(shù)的開發(fā)

漸藥釋技術(shù)是長時(shí)間少量排出藥物，用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、肥料及化妝品等。用靜電紡絲法藥物囊劑涂于納米纖維制成漸釋劑，并評(píng)價(jià)漸釋功能。

1.3.3蓄電裝置部件

今后電動(dòng)車需要蓄電裝置。鋰離子蓄電池高容量化，作為助力電源的電雙層電容器也起重要作用。蓄電池的隔膜的作用是極板間的絕緣及電解液的保持、過充電時(shí)發(fā)生的氧透過性能、耐藥品性、熱穩(wěn)定性及力學(xué)強(qiáng)度等。納米纖維非織布可滿足這些條件。

納米纖維化隔膜的電雙層電容器的電極開發(fā)也在進(jìn)行。電容器的正負(fù)電極為活性炭。活性炭的粒子直徑約1μm，煤及椰子殼等的碳物質(zhì)與高溫氣體及藥品反應(yīng)，制成細(xì)孔(直徑10～200?)物質(zhì)。細(xì)孔構(gòu)成內(nèi)部網(wǎng)，因此表面積大(500～2500m2/g)。為此充電時(shí)可蓄許多電荷，實(shí)現(xiàn)高容量化。但是細(xì)孔形成到活性炭內(nèi)部的深層，因此電荷的吸脫需要時(shí)間，不能急速充放電。又電解質(zhì)難以與全細(xì)孔接觸。

用靜電紡絲法制作的碳納米纖維一般由聚丙烯腈納米纖維制成。聚丙烯腈納米纖維經(jīng)300℃空氣中燒制環(huán)化而穩(wěn)定，在800℃以上進(jìn)行碳化處理，再經(jīng)2 000℃燒制而石墨化，制成碳納米纖維

碳納米纖維無多的如活性炭的細(xì)孔，因此經(jīng)賦活處理表面形成細(xì)孔。碳納米纖維比活性炭，體積比表面積高，可用作電極材料，擴(kuò)大電容器的容量。但碳納米纖維需經(jīng)2 000℃燒制，成本高，排放多量CO2而環(huán)境負(fù)荷大。現(xiàn)研發(fā)只經(jīng)環(huán)化及碳化處理制成碳納米纖維(如海島結(jié)構(gòu)的多孔碳納米纖維)用作電容器的電極。從聚丙烯腈和聚甲基丙烯酸甲酯的混合溶液制成靜電紡納米纖維。在混合溶液中由于聚丙烯腈和聚甲基丙烯酸甲酯的表面張力的差異形成海島結(jié)構(gòu)。經(jīng)環(huán)化和碳化處理，聚甲基丙烯酸甲酯分解而形成細(xì)孔。

聚丙烯腈和聚甲基丙烯酸甲酯的混合溶液再加石墨烯等制作碳納米纖維以擴(kuò)大電容器的容量，并進(jìn)行大型濾材化今在研發(fā)中。

1.4利用激光照射加熱開發(fā)高功能性纖維

1.4.1激光紡絲

為纖維高強(qiáng)度化，需要相反的高分子量化和紡絲拉伸性。為此提出激光紡絲法，激光照射于噴嘴噴出的樹脂，瞬時(shí)低粘度化而卷繞。據(jù)報(bào)道可制造高強(qiáng)度高韌性聚酯纖維。

1.4.2高精度拉伸

激光照射于卷繞后的纖維，經(jīng)急速均勻加熱，瞬時(shí)瓶頸拉伸，可非接觸而高精度固定拉伸點(diǎn)的位置，可進(jìn)行穩(wěn)定的連續(xù)高拉伸。據(jù)報(bào)道取得的單絲直徑更均勻，纖維強(qiáng)度也提高。

根據(jù)卷繞速度變化在數(shù)厘米間直徑可連續(xù)變化，又由于激光間歇照射，直徑在1mm以下可周期變化。

1.4.3流動(dòng)拉伸

一般加熱(降粘度)難以使液狀絲拉伸，但由于瞬時(shí)加熱，可進(jìn)行穩(wěn)定的流動(dòng)拉伸，因此高倍拉伸可制成極細(xì)纖維。

1.4.4纖維結(jié)構(gòu)形成的機(jī)理

纖維的制造速度快，纖維結(jié)構(gòu)也在約1ms形成。高輝度X射線裝置結(jié)合激光拉伸，可在100μs以下測定變形后的纖維結(jié)構(gòu)形成過程。解析結(jié)果可用于纖維的物性設(shè)計(jì)。

2生物醫(yī)療研究部門[3]

2.1生物聚合物研究

絲是傳統(tǒng)的生物聚合物。絲是以氨基酸為生物結(jié)構(gòu)嵌段的大蛋白質(zhì)構(gòu)成的纖維，經(jīng)可溶化可創(chuàng)制薄膜、海綿、樹脂成形體及納米纖維。并作為骨芽細(xì)胞及纖維芽細(xì)胞的培養(yǎng)支架材料進(jìn)行研究評(píng)價(jià)。為系統(tǒng)解釋絲的性質(zhì)，對(duì)陸上生物蠶及蛛，也對(duì)水中生活的生物的制絲進(jìn)行基礎(chǔ)研究。蠶絲蛋白質(zhì)由絲芯蛋白和絲膠的兩種蛋白質(zhì)構(gòu)成。絲芯蛋白纖維早已用作外科縫合線，是生物安全性材料，可用作醫(yī)療材料。絲芯蛋白纖維溶解成水溶液后，用特殊的方法制成多孔結(jié)構(gòu)的絲芯蛋白海綿可用作軟骨再生材料，這是對(duì)細(xì)胞及動(dòng)物的研究結(jié)果。對(duì)關(guān)節(jié)軟骨受傷的兔狗的模型動(dòng)物，移植有軟骨細(xì)胞及骨髓液的絲芯蛋白海綿后，確認(rèn)有效的軟骨再生。現(xiàn)在與京都大學(xué)及東邦大學(xué)進(jìn)一步研究用絲芯蛋白海綿的軟骨再生治療系統(tǒng)。絲芯蛋白材料對(duì)身體及細(xì)胞的特殊性質(zhì)的機(jī)理是課題，在進(jìn)行研究?，F(xiàn)在已知在絲芯蛋白上細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)性高、細(xì)胞的凝集性高，在絲芯蛋白上培養(yǎng)的細(xì)胞有分化趨向。又在研發(fā)醫(yī)療用途的納米纖維墊的制作方法、用轉(zhuǎn)基因絲芯蛋白創(chuàng)制新絲生物材料。

2.2醫(yī)療機(jī)器人研究

利用脊椎動(dòng)物的纖維結(jié)構(gòu)及肌骨格結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)控制機(jī)理，開發(fā)醫(yī)用機(jī)器人及醫(yī)用促動(dòng)器?，F(xiàn)在的醫(yī)用機(jī)器人存在清潔性安全性問題。為此研發(fā)利用水壓及氣壓的醫(yī)用促動(dòng)器。流體促動(dòng)器是利用壓力室結(jié)構(gòu)體加流體壓力時(shí)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)體的彈性變形之力，無觸電及發(fā)熱的危險(xiǎn)而是安全的，材料可滅菌是清潔的，成本低可用即棄，可用作病人附近及病人體內(nèi)驅(qū)動(dòng)的醫(yī)用機(jī)器人的促動(dòng)器。開發(fā)的促動(dòng)器有水壓驅(qū)動(dòng)型用即棄促動(dòng)器和氣壓驅(qū)動(dòng)的纖維增強(qiáng)型橡膠圓筒促動(dòng)器。水壓促動(dòng)器是應(yīng)用醫(yī)藥品高精度給病人的注射筒輸液泵機(jī)構(gòu)，從設(shè)置在清潔郊區(qū)的汽缸通過管子送入促動(dòng)器內(nèi)部的水量以控制軸向驅(qū)動(dòng)量。又開發(fā)6促動(dòng)器并聯(lián)而構(gòu)成的圓筒型小輕內(nèi)視鏡操作機(jī)器人。比歐美的大型醫(yī)用機(jī)器人，重量為1%以下、體積為1/10以下。氣壓促動(dòng)器是由空氣注入后擴(kuò)張的圓筒膨脹體及其纖維增強(qiáng)包覆體構(gòu)成，膨脹體的內(nèi)壓上升時(shí)，包覆體抑制半徑方向的擴(kuò)張，而增加軸向的伸長力。又開發(fā)3氣壓促動(dòng)器組合成包，經(jīng)上漿一體化的任意方向可彎曲和伸長動(dòng)作的促動(dòng)器以及許多氣壓促動(dòng)器組合的各種類型的醫(yī)用機(jī)器人。

又開發(fā)肌骨格型醫(yī)用機(jī)器人。開發(fā)5指機(jī)器人手即膨脹體的內(nèi)壓上升時(shí)，纖維包覆體按半徑方向擴(kuò)張，軸向收縮而發(fā)生力的模仿人肌肉結(jié)構(gòu)的氣壓促動(dòng)器25個(gè)組合，制成大小接近人手并且有自由度、骨格結(jié)構(gòu)及可動(dòng)范圍的51指機(jī)器人手。能動(dòng)假手及把持柔軟臟器的手術(shù)用鉗將用于試驗(yàn)床。又開發(fā)單孔式內(nèi)視鏡手術(shù)用鉗的操作手及其控制系統(tǒng)。脊椎型金屬絲驅(qū)動(dòng)彎曲機(jī)構(gòu)支持S字彎曲用于單孔式內(nèi)視鏡手術(shù)。

2.3柔軟材料研究

纖維素、甲殼質(zhì)有微原纖形態(tài)，研究目的在于其應(yīng)用高強(qiáng)度(斷裂強(qiáng)度6GPa)、高彈性模量(150GPa)的微原纖作為輕而有生物降解性的納米增強(qiáng)纖維可望實(shí)用。已開發(fā)纖維素或甲殼質(zhì)增強(qiáng)的多糖類氫化凝膠和在合纖內(nèi)粘膜須晶一軸取向的高彈性模量納米復(fù)合纖維。又研究納米須晶表面結(jié)合荷電基或高分子的表面修飾后，提高分散穩(wěn)定性，抑制基質(zhì)內(nèi)的凝集。

研究超分子材料Polyrotaxan，它是軸分子貫通許多環(huán)分子，由膨松封閉劑封閉末端的幾何學(xué)結(jié)構(gòu)的超分子總稱。軸分子為聚乙二醇和環(huán)分子為環(huán)糊精制備的超分子從1993年報(bào)道以來在推進(jìn)材料應(yīng)用。超分子的特性很像纖維素，可用纖維素的衍生物化及可溶化技術(shù)。一分子內(nèi)有回轉(zhuǎn)、滑動(dòng)等的運(yùn)動(dòng)自由度，因此可創(chuàng)制特殊物性的材料。已進(jìn)行超分子的各種衍生物的制備，有關(guān)離子性、非離子性高分子側(cè)鏈、附加氨基酸等進(jìn)行系統(tǒng)研究，并制備各種物性的超分子衍生物。又研究經(jīng)交聯(lián)、纖維成形后制成材料，進(jìn)行物性探討，開發(fā)經(jīng)光刺激切斷末端的刺激響應(yīng)性超分子。

2.4生物資源研究

許多生物生產(chǎn)纖維，進(jìn)行生活。其中纖維素是地球上最豐富的天然纖維。纖維素構(gòu)成半纖維素、木質(zhì)素及植物細(xì)胞壁，以支持植物結(jié)構(gòu)體。最近利用纖維素的高強(qiáng)度，開發(fā)納米纖維。部分微生物也生產(chǎn)纖維素，微生物纖維素的特征是纖維素構(gòu)成薄膜，纖維素纖維是高結(jié)晶、纖維幅100nm的納米纖維?，F(xiàn)在注目于醋酸菌，研究蛋白質(zhì)分子級(jí)的纖維素合成機(jī)理。比醋酸菌Asaia bogorensis 生產(chǎn)性高的有醋酸菌Gluconacetobactor xylinus。如能明了其不同的因素，可經(jīng)微生物培養(yǎng)大量制造10～50nm的纖維素納米纖維。現(xiàn)在可用X射線結(jié)晶結(jié)構(gòu)解析次單元蛋白質(zhì)，了解由纖維素合成酶合成的纖維素鏈的締合。

為探討纖維素的分解注目于酶。纖維素酶是水解纖維素由于纖維素的結(jié)構(gòu)不同，能作用的纖維素酶的種類不同。據(jù)最近報(bào)道，結(jié)晶性纖維素的分解不僅是水解酶，而氧化還原酶也起作用，還有對(duì)纖維素起緩作用的纖維素膨脹蛋白質(zhì)。現(xiàn)在研發(fā)纖維素膨脹蛋白質(zhì)和超聲波的分纖處理，可制造纖維幅數(shù)十～數(shù)百納米的纖維素纖維。

關(guān)于材料的再資源化，研究利用微生物生產(chǎn)的酶。例如從海洋性土壤分離的不完全性子囊菌也起醋酸纖維素作用而資源化。這是由于多量生產(chǎn)分泌作用于酯鍵的酯鍵酶。纖維素用化學(xué)方法導(dǎo)入功能基，可使纖維素纖維高功能化，考慮到分解，要開發(fā)環(huán)保型材料。

3智能紡織品研究部門[4]

3.1功能性高分子納米粒子的開發(fā)

現(xiàn)在已創(chuàng)制半球由無機(jī)物質(zhì)包覆的非對(duì)稱型微粒和隨溫度大小變化的氫化凝膠微粒內(nèi)部按場、量、質(zhì)控制無機(jī)納米粒子的納米復(fù)合凝膠微粒等。高分子微粒不僅發(fā)揮要素的功能，經(jīng)集聚形成空間秩序后具有新功能。代表例如微粒有規(guī)排列、呈現(xiàn)優(yōu)美色彩的人工蛋白石(膠體結(jié)晶)。為創(chuàng)制微粒材料的新功能，考慮到微粒自行驅(qū)動(dòng)的時(shí)空間功能。時(shí)空間功能指空間的秩序沿時(shí)間軸變化的動(dòng)態(tài)秩序結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)微粒自行周期變化大小，而周期集合分散的現(xiàn)象。為有效利用時(shí)空間功能，開展研究微粒設(shè)計(jì)、合成方法、微粒集聚化。

3.2開發(fā)輕強(qiáng)可回用的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料

現(xiàn)在研發(fā)以研究纖維的力學(xué)特性為出發(fā)點(diǎn)，開發(fā)易回用的高比強(qiáng)度、多功能性纖維結(jié)構(gòu)體及纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。

3.2.1生物模擬設(shè)計(jì)開發(fā)高強(qiáng)度輕結(jié)構(gòu)體

已開發(fā)用生物模擬設(shè)計(jì)法注目于竹節(jié)，制成竹節(jié)薄圓筒和薄板結(jié)構(gòu)。制成的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加總重的數(shù)%，提高彎曲特性數(shù)十倍。

3.2.2利用纖維加工技術(shù)，提高纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的壓縮特性和彎曲特性

利用包芯紗，壓縮部的強(qiáng)化纖維束用樹脂經(jīng)真空樹脂流動(dòng)形成集合體后，纖維束的耐曲強(qiáng)度提高，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度提高34%。

3.2.3開發(fā)優(yōu)力學(xué)特性(高含纖率>60%)、高耐熱性的長絲強(qiáng)化纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料

纖維強(qiáng)化熱塑性復(fù)合材料的回用性、生產(chǎn)性優(yōu)，可代替熱固性復(fù)合材料。已開發(fā)用織物強(qiáng)化材料或UD材料，用低價(jià)的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料成形法。制成的材料具有如同纖維增強(qiáng)熱固性材料的含纖率、彈性模量和強(qiáng)度。已確認(rèn)以開發(fā)的材料為母材的纖維增強(qiáng)熱塑性材料具有高耐熱性。

3.2.4開發(fā)高比強(qiáng)度、耐浸蝕的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料

已開發(fā)利用高比強(qiáng)度、耐浸蝕的纖維制成纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，它具有如同碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的強(qiáng)度特性，而耐浸蝕性為其5倍以上。

3.3織入熱電偶的智能紡織品

傳感對(duì)象為心電圖或肌電圖時(shí)，織入電極和配線，用導(dǎo)電性紗。交叉的導(dǎo)電紗的接觸電阻變化后，作為基材的開關(guān)，可檢測位置。如用導(dǎo)電性橡膠，可檢測軸向應(yīng)變，穿衣時(shí)可測量尺寸。對(duì)身體信號(hào)及血流的檢測，有表型，而衣服型的優(yōu)點(diǎn)在于負(fù)荷分散及傳感點(diǎn)自由。

衣服內(nèi)的溫濕度檢測可評(píng)價(jià)衣服的舒適性及防護(hù)服的熱應(yīng)力，也需要檢測水分?？捎冒雽?dǎo)體濕度傳感器及半導(dǎo)體溫度計(jì)。

作為感溫部小、同時(shí)測定多點(diǎn)、易配線的穿型傳感器，已制作織入熱電偶的紡織品。熱電偶用來檢測溫度。直徑0.1的原絲經(jīng)焊接制成感溫部，原絲也可用作配線。構(gòu)成熱電偶的兩原絲作為織物的緯紗進(jìn)行織造，其后按需要點(diǎn)進(jìn)行焊接，制成感溫部。又制作可測定平面內(nèi)的溫度分布的紡織品。對(duì)干燥部的溫度降低，可在濕態(tài)進(jìn)行測定。現(xiàn)在用試制的紡織品和熱人模以測定衣服內(nèi)溫度分布。

3.4智能材料、納米復(fù)合材料的開發(fā)和應(yīng)用/防音材料、電磁波屏蔽材料的研發(fā)/材料的健康監(jiān)視/超聲波的材料的粘彈性、物性評(píng)價(jià)

研發(fā)如納米材料(碳納米管、有機(jī)無機(jī)粒子、納米纖維)/納米復(fù)合的功能性復(fù)合材料(高性能電磁波屏蔽材料、隔音材料)/紡織品的立體結(jié)構(gòu)及高性能復(fù)合結(jié)構(gòu)材料(高層間破壞韌性材料、高振動(dòng)衰減材料)。

3.5穿型福祉機(jī)器人

開發(fā)易穿、易動(dòng)、易操作的福祉機(jī)器人。特征是非外骨骼型設(shè)計(jì)、減速器內(nèi)藏型轉(zhuǎn)矩傳感器、神經(jīng)振動(dòng)子同步控制。各促動(dòng)器裝于人體的各關(guān)節(jié)。電極貼于身體，穿機(jī)器人后可反映穿機(jī)器人的的意識(shí)。

2011年開始開發(fā)機(jī)器人，現(xiàn)在是第三個(gè)。為實(shí)現(xiàn)上肢(6軸)和下肢(4軸)的助動(dòng)，用10個(gè)促動(dòng)器。含控制器的總重為10kg。為輕而柔軟，不用電磁促動(dòng)器，而用伸縮的人工肌肉，采用聚氯乙烯凝膠軟促動(dòng)器。用于病人。

3.6可穿生命信號(hào)測定系統(tǒng)的開發(fā)

研究纖維傳感器(熱電偶紡織品)的制造技術(shù)、熱電偶為芯的復(fù)合絲制造技術(shù)等。目標(biāo)是血壓、血糖值、呼吸次數(shù)等可實(shí)時(shí)檢測的智能紡織品。計(jì)劃國際協(xié)作共同開發(fā)。

4感性、時(shí)裝工程學(xué)研究部門[5]

對(duì)各刺激的舒適感進(jìn)行分解以檢測綜合的舒適性。刺激分溫?zé)?、肌觸、壓迫、視覺，各進(jìn)行生理及心理的評(píng)價(jià)，以了解舒適性的結(jié)構(gòu)。具體以衣服為對(duì)象，并對(duì)舒適性的影響大的部分進(jìn)行檢測評(píng)價(jià)，試制舒適性評(píng)價(jià)裝置，又研究應(yīng)用連續(xù)體統(tǒng)計(jì)學(xué)。

4.1為美麗而舒適的衣服材料和衣服設(shè)計(jì)

現(xiàn)在收集法國、美國、英國、日本的代表體型，分析體型和尺寸，并評(píng)價(jià)與現(xiàn)成服的適合性。分析各國的服型制圖方法，調(diào)研體型和服型的不同對(duì)衣服舒適性和外觀的影響。并提出同時(shí)滿足舒適和外觀的服型設(shè)計(jì)方法。研究布物性及其控制方法。又收集高級(jí)衣服的設(shè)計(jì)技術(shù)信息，研究縫制及熨燙技術(shù)對(duì)衣服外觀的影響。

4.2衣服材料的紡織品的網(wǎng)絡(luò)購貨的研究及立體裁剪的研究

關(guān)于網(wǎng)上交易，探討怎樣提供什么信息。

探討衣服設(shè)計(jì)在假想空間內(nèi)進(jìn)行。設(shè)計(jì)和試穿如能假想進(jìn)行，將提高效率。

探討假想的立體裁剪。假想的布型于假想的人模進(jìn)行測繪進(jìn)行立體裁剪。在假想空間內(nèi)與布接觸，取得布的特性，進(jìn)行在假想空間的立體裁剪。

4.3以國際市場為前提，關(guān)于服飾造型和紡織品設(shè)計(jì)的技術(shù)經(jīng)營研究

考慮到紡織品的遙控交易，研究構(gòu)筑紡織品建議系統(tǒng)。為利用時(shí)裝的設(shè)計(jì)制造的紡織品信息，收集國內(nèi)外企業(yè)、制造商的樣品，進(jìn)行分析，進(jìn)行紡織品模擬、手感評(píng)價(jià)及制衣。又進(jìn)行設(shè)計(jì)者的織物選擇實(shí)驗(yàn)以了解設(shè)計(jì)者的思考。根據(jù)以上的結(jié)果，探討分類法，推進(jìn)紡織品建議系統(tǒng)的構(gòu)筑及評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)。構(gòu)筑用感覺的用語及評(píng)價(jià)值的織物檢索系統(tǒng)。用紡織品建議系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)者的織物選擇實(shí)驗(yàn)，表明有實(shí)用性。

關(guān)于服飾造型，對(duì)國際市場通用的服飾設(shè)計(jì)，在國內(nèi)及意法美中進(jìn)行設(shè)計(jì)制作，明確了彼此的差異。

研究時(shí)裝衣料的制造工程的效果。收集實(shí)例，研究衣料制造時(shí)的工程裁量及其效果。

提出紡織品和紗的物性測定方法。提出織物形成研發(fā)曲面的范圍指標(biāo)，開發(fā)測定方法，研究其有效性。提出紗的泊松比測定法。模擬不同布制作的衣服，調(diào)查現(xiàn)有模擬器的再現(xiàn)度和設(shè)計(jì)有效性，提出布物性參數(shù)的設(shè)定法。

關(guān)于衣服設(shè)計(jì)及舒適性評(píng)價(jià)，顯示紡織品物性和夾克衫隨剛性增加的動(dòng)作時(shí)壓迫感高的部位和影響少的部位，發(fā)現(xiàn)舒適性和保形性的關(guān)系。研究用人體的立體數(shù)據(jù)的服型制作方法及用衣服模型的尺寸分檔方法。

日本和中國的百貨店的服裝試樣由兩國的專家進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)兩國的評(píng)價(jià)差異。

關(guān)于時(shí)裝和服裝的設(shè)計(jì)，需了解消費(fèi)者和設(shè)計(jì)者的感性及其相互作用，也是今后的研究課題。

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收稿日期：2015-11-27