现代仿生技术在纺织服装领域的应用

余海江

339005198901299410

摘要：纺织服装的发展与自然息息相关，无论中西，都出现了服装的仿生设计现象，如Dior的郁金香廓形，中国古代服饰的马蹄袖、鱼鳞百褶裙等。随着科技的进步，服装更加多样化，应用于纺织服装行业的仿生设计也逐渐地从“模仿”变成了“创造”，现代仿生技术的诞生推动着纺织服装领域的技术进步。

关键词：现代仿生技术；纺织服装；应用

1仿生纤维

1.1视觉表现———以外观效果为主

由于微生物表面的非特异性小结构，它严重影响了光的折射规律，使得最终看到的光显示出独特的性质。双层扁平纤维的设计灵感来自一种生活在热带雨林中的“蓝色闪光蝴蝶”。它之所以得名，是因为它的翅膀散发出明亮的深蓝色光泽。蓝闪蝶的翅膀从未有过深蓝色的黑色素，这不是黑色素着色，而是结构着色。羽毛鳞片之间的间隙结构使光源能够在彼此之间连续地进行反射、映射、干涉和累积，从而增强高清晰度蓝光幅度，并显示出明亮的蓝色金属纹理。根据这一特点，可以混合两种具有不同热收缩率的聚酯切片进行熔融纺丝。通过整个热处理过程，纤维束将具有类似的间隙结构，从而达到仿生技术的实际效果。一些研究人员使用变色龙的褪色原理作为原型来制造褪色纤维。根据光敏褪色化学物质的添加，他们将其与聚丙烯切割成薄片，充分混合，然后熔化并旋转以产生纤维，以实现视觉冲击变化。通常，这种视觉仿生技术纤维用于具有特殊颜色设计方案的服装，如高端时装、军事服装等。

1.2功能表现———以实际作用效果为主

中空纤维应基于小动物血管膜的管状形状。研究表明，这种结构可以储存空气和动能，合理减少热量损失。在这一阶段，生产方法主要是通过化学方法或物理模塑方法生产孔眼结构。它生产的纤维触感蓬松，具有很好的透气性，因此通常用于床上用品和衣物填充。

北极熊的毛发具有很好的透气性和疏水性。科学研究数据显示，小北极熊的每一根毛发都有一个内腔结构，气体被密封在内腔中，减少了热量损失。它的毛发由许多毛发和绒毛组成，浓密的毛发具有疏水性。根据北极熊毛发的特点，研制了一种多孔结构纤维。蜘蛛丝的强度与不锈钢丝相似，比任何纯天然纤维都好；它具有韧性好、强度高的优点，可以与Kevlar竞争。由于蛋白质的本质特征，它是可生物降解的，对周围环境无害。尽管它具有如此突出的特点，但由于蜘蛛生存和生长习性的影响，蜘蛛丝的生产和制造进度缓慢，无法像桑蚕丝一样商业化。因此，专家们考虑将人工合成应用于此类纤维的大规模生产。现在蜘蛛丝的主要成分已经被揭示，基因结构已经被破解，可以根据RNA重组技术、基因工程技术和有机合成方法生产人工合成蜘蛛丝。然而，由于整个过程的复杂性和相对较高的成本，大规模生产仍然存在。目前，合成蜘蛛丝常用于国防、工程建设、农牧业和生命科学行业。

2仿生织物

2.1KEG保温面料

动物皮毛具有很强的耐低温作用，这也吸引了专家对其进行科学研究。研究表明，大多数动物皮毛由皮肤附近的皮毛和表面的皮毛组成。这种皮毛结构使气体静止，减少对流传热，并达到隔热效果。专家们根据这种多层次基础设施的原理开发了一桶隔热织物。一桶隔热布由三层组成。绒毛层可以将身体散发的热量储存在绒毛之间的静止空气中；内层为一桶弹性导湿抗冲击层，可保持人体温度稳定；外层为装饰层，可根据实际需要进行设计。该隔热材料具有防寒保暖、轻质、防静电、抑菌等特点，适合制作运动服、工作服、手术服等。

2.2超疏水面料

“出淤泥而不染”，古人就已经发现荷的这一特性。当代研究发现，这是因为荷叶表面有大量细小的不均匀结构，不均匀结构上附着着一种蜡状物质。在荷叶表面形成的水滴和凹形结构之间形成一个内腔，从而阻挡气体。内室中的空气也起到促进水滴的作用。超疏水原材料是根据这一原理开发的。但自然界的亲水性远不止荷花，比如蝴蝶翅膀的微纳米级结构、玫瑰表面的纳米伸缩结构，以及水跨足动物的足部结构。

3仿生染色

过去使用的染料大多是天然染料或有机化学合成染料。食品色素是五颜六色的，但其耐洗色牢度低，会褪色或褪色。长时间后，空气氧化可能会导致变色。之后，我们有了化学植物合成染料，但着色过程中产生的污水会对周围环境产生负面影响，染料中含有致癌物。

仿生技术着色是模仿微生物黑色素的主要成分和特征结构。微生物黑色素是随着进化而产生的，不会对生态环境保护造成严重危害。微生物显色原理可分为有机化学显色和物理显色。物理颜色显影也称为结构颜色显影。例如，上述“蓝色闪光蝴蝶”的显色原理是电子光学原理；有机化学着色是由生物体中含有的黑色素引起的。根据微生物色素提取的来源，可分为小动物黑色素、植物色素和原生物黑色素。例如，从原始自然中获得的岩藻多糖，蛋白质融合体呈现鲜红色，与胡萝卜素的融合体呈现深棕色。混合煮沸后，鞘磷脂蛋白分离，鲜红色逐渐消失，只剩下翠绿色。

4现代仿生技术存在的问题及未来展望

仿生技术的关键是不完善的制造技术。不完善的制造技术使得工厂很难生产出产量低、成本相对较高的产品。制造产品的用户数量很少，无法满足市场需求。我们必须再次探索符合我们市场需求的仿生材料，并逐步改进技术以提高效率。整个产业链也需要顺应技术发展的趋势，让纺织工厂更加现代化、智能化、生态化。

纺织业不仅涉及服装问题，而且是社会和经济发展的关键。根据纺织发展纲要的要求，核心技术必须升级，包括新型纤维化学材料、纺织绿色技术、优秀纺织产品技术和纺织智能制造系统和设备技术。当然，仿生技术在推动纺织业“绿色”和“科学合理”发展趋势方面发挥着作用。仿生技术作为纺织服装行业可持续发展的动力，未来将完成更多科技突破，为人民创造幸福生活。

5仿生技术在现代服装上的应用

5.1仿蝴蝶翅膀结构生色礼服

这一分析以蝴蝶翅膀结构的色彩发展原理为设计理念，产生了一种理想的色彩生成晚礼服，其结构如下图5所示。由于蝴蝶翅膀上有许多半透明的鳞片，表面有许多不均匀的精细结构，在每一种光线的照射下，结构部门会释放映射、反射表面、透射等不同类型的光源，最终呈现出不同类型的金属纹理。这可以在一定程度上缓解化学染料对周围环境造成的环境污染，为服装着色带来新思路。

此外，小编将仿生材料与服装点、线和表面紧密结合。在表现出色的前提下，它还保留了视觉的艺术美：它根据腰部的延伸来反映身材曲线；裙子上大面积的薄闪光和下摆不规则的设计方案，就像蝴蝶在阳光下翩翩起舞，带来服装的韵律美。连衣裙一般体现女性圆润有型的廓形，展现女性优雅性感的气质。

5.2仿松塔控温外套

该分析以松树塔的全自动温度控制功能为设计理念。松塔的磷叶片受到外部环境温度的影响，这体现在分离或关闭，进行不同类型的调整，并实现匹配变化的实际效果。因此，选择具有高吸水能力的小针织物，如羊毛：当温度升高时，羊毛会膨胀以帮助释放热量，相反，它会根据折叠来存储热量，从而完成散热、御寒和除湿的功能。这件衣服采用了夸张的长喇叭袖设计方案，与短款衣服形成鲜明对比，凸显质感；外套肩部采用拼接设计，将简单的象牙色与丰富多变的蓝灰色森林服装印花紧密结合，带来服装的色彩；以中空纤维为主要原料，具有防寒的实用效果；半身裙采用渐变色牛仔面料，裙身上加入一圈羊毛蕾丝与喇叭袖相搭配，整体更加和谐。

结论

仿生技术有着悠久的历史，但它总能突破旧技术，创造新技术。在当代生态环境的保护下，中国对纺织品市场发展的规定越来越高。仿生技术必须是确保未来可持续发展的核心技术之一。现阶段，仿生技术仍面临许多技术问题和市场问题。有必要通过科学研究再次找到解决方案，也有必要探索市场中的平衡点。

参考文献：

[1]新型仿生隔热材料结构类似北极熊毛发[J].化纤与纺织技术，2019,48(02):34.

[2]王松立，王美林，周湘，刘遵峰.人造蜘蛛丝与仿蜘蛛丝纤维的研究进展[J].纺织学报，2021,42(12):174-179.