文献引用格式：徐迎红,侯芝富,姜兆辉.舒适性功能纤维材料的研究进展[J].纺织科学研究,2025,(1-2):11-16.

徐迎红¹,侯芝富²,姜兆辉¹*

随着科学技术的飞速发展以及消费者对高品质生活的不断追求，纺织材料的功能化和多样化逐渐成为行业发展的主要趋势。其中，舒适性功能纤维材料以其卓越的综合性能和广阔的应用前景，吸引了越来越多的关注。这类材料不仅具备柔软性、透气性和吸湿性等基础特性，还通过材料改性和特殊工艺，被赋予了抗菌、温控、抗紫外线、抗静电等多种功能。正是这些附加性能，使舒适性功能纤维材料在现代纺织领域占据了重要地位，并展现出极大的市场潜力^[1-4]。

近年来，新型材料科学、纳米技术和智能纺织技术的快速发展，为舒适性功能纤维材料的创新提供了重要支持。这些技术的交叉融合不仅丰富了纤维的功能种类，也推动了纺织工业向智能化、高性能化方向发展。与传统纤维相比，舒适性功能纤维材料更注重优化人体舒适性，通过调节温湿度和增强抗菌、防辐射等性能，显著提升了使用体验。这类纤维不仅能够满足现代人对高品质生活的需求，还在健康管理和环保可持续发展方面发挥了积极作用。

本文系统综述了舒适性功能纤维材料的研究进展，重点从材料的分类、结构设计、应用领域、面临的挑战及未来发展趋势等方面展开分析。首先，介绍了舒适性功能纤维的分类，包括根据原料来源、形态结构和功能特性等不同维度的划分；其次，探讨如何通过结构设计优化纤维性能；接着，结合市场需求与技术发展，阐述舒适性功能纤维材料在服装、家纺、医疗等领域的应用现状；最后，分析舒适性功能纤维材料在规模化生产中面临的挑战，展望其未来发展趋势，同时探讨其在智能纺织、个性化定制和可持续发展等方面的潜力。

人体通过辐射、对流、蒸发和传导等机制来调节体温。舒适性功能纤维的设计旨在优化这些机制，从而提升穿着舒适度。舒适性功能纤维可以根据原料来源、形态结构和功能特性进行分类。

根据原料来源，舒适性功能纤维可分为天然纤维、再生纤维和合成纤维。天然纤维，如棉花、羊毛和丝绸，具有良好的亲肤性和透气性，适合日常穿着，能够提供高舒适度^[5]。再生纤维，如竹浆纤维和莱赛尔纤维，通过天然高分子物质转化而来，既保持了天然纤维的舒适性，又具备较强的环保特性。竹浆纤维具有优异的透气性和吸湿性，能够促进空气流通，吸湿排汗并保持皮肤干燥；同时，竹浆纤维还具有抗菌和防臭功能，有助于织物清洁^[6]。莱赛尔纤维作为一种新型再生纤维，柔软且透气，吸湿性良好，适合用于对舒适性有较高要求的纺织品^[7]。合成纤维，如聚酯纤维和尼龙纤维，通过化学合成获得，耐久性好且易于加工，能通过改性处理增强舒适性功能。聚酯纤维具有轻便、透气和快干等特性，常被用于户外运动服饰和夏季服装；尼龙纤维具有耐磨、抗皱、快干等特点，适用于户外运动装备^[8-9]。

从形态结构的角度，舒适性功能纤维可分为单纤维、多孔结构纤维和复合纤维。单纤维结构较为简单，通常能够提供基本的舒适性特征；多孔结构纤维则因其独特的孔隙结构，增强了空气流通性和吸湿性，提升了穿着的舒适感^[10]。复合纤维通过结合不同材料的优点，能够提供多重功能，如温控和抗菌性能，适用于智能服饰、户外装备等对性能要求较高的领域^[11]。

从功能性的维度，舒适性功能纤维根据其特定功能可分为吸湿排汗型、温控型、抗菌防臭型、紫外线防护型和自清洁型等。吸湿排汗型纤维能快速吸湿并排出汗液，保持皮肤干爽，常用于运动服装和内衣；温控型纤维通过调节热量交换，维持人体适宜的体温水平，被广泛应用于户外活动和智能服饰领域；抗菌防臭型纤维能够抑制细菌生长，减少异味产生，适用于内衣、运动服等；紫外线防护型纤维能够有效阻挡紫外线辐射，防止皮肤晒伤，多应用于夏季衣物和泳装；自清洁型纤维则利用纳米技术或特殊涂层，减少污垢附着，广泛应用于工作服、户外装备等^[12-14]。

近年来，功能纤维的研发不断取得突破。例如，石墨烯纤维因其优异的导热、抗菌和远红外功能，被广泛应用于保暖、抗菌和康复保健产品中。此外，含银离子的抗菌纤维、生物降解纤维和智能温控纤维等，也因各自的独特性能而受到广泛关注^[15]。通过纤维结构设计和改性处理，可以进一步提升其舒适性功能。

结构设计是舒适性功能纤维的核心，直接影响纤维的性能和使用效果。因此，合理优化纤维结构是当前研究的重要方向。在结构设计中，多孔结构、纤维间距、网状结构和多层结构等因素至关重要，它们会影响织物的多种性能，如透气性、吸湿性和强度等。

2.1 纤维多孔结构设计

通过在织物中引入微小孔隙和通道，纤维能够形成多孔结构，增加表面积，改善空气流动性，从而促进热传递和散热^[11]。Yu等人^[16]通过构建高导热、透气的超疏水纳米纤维膜，增强了纺织品的热管理能力。他们将氮化硼沿纳米纤维互连，形成良好的氮化硼网络，并保持多孔结构，显著提高了导热性，同时不影响透湿性。此外，该膜具有良好的耐水渗透性和超疏水性，表现出优异的冷却性能、高水蒸气透过率、优异的防水性和导热性，为冷却纺织品的开发提供了新的可能性。然而，多孔结构对水传输和传热能力的影响是相反的，这使得多功能干燥和冷却纺织品的设计成为一大挑战。Miao等人^[17]基于维管植物的分层和互连网络设计，制备了仿生蒸腾纺织品，用于高效干燥和冷却。受蒸腾作用启发的设计使该纺织品具有理想的单向水传输特性、快速的水蒸发速率和优异的导热性。

2.2 纤维间距设计

合理调节纤维之间的间距可以有效控制气流，从而实现织物的热量调节。较大的纤维间距有助于增加织物的透气性，促进空气流通，从而提高热量传递速率，令身体感觉更凉爽^[18-19]。而较小的纤维间距则能阻止外部热量的侵入，减少热量吸收^[20]。Li等人^[21]通过非溶剂诱导相分离和静电纺丝技术，开发了一种基于多孔纤维的辐射冷却纺织品。通过调节纺纱环境的相对湿度，优化了孔径大小，并通过引入核壳二氧化硅微球改善了其抗紫外线辐射和超疏水性。这种纺织品具有较高的太阳反射率和大气窗口发射率。与裸露皮肤相比，该纺织品在阳光直射下能够实现7.1℃的温降。该纺织品具备出色的光学性能、柔韧性和自清洁性，具有商业应用潜力。此外，Fang等人^[22]提出了一种基于弱耦合石墨烯层组装的宏观石墨烯纤维。这种材料具有中红外发射和检测的双重功能。通过光电热电效应，这种材料能够在毫米尺度上调节灰体辐射，从而在室温下进行中红外探测，并能够在兆赫兹频率下发射。

2.3 网格结构设计

织物中形成微小的网状结构，有助于促进热量的传递和散发^[23]。Shami等人^[24]采用静电纺丝结合纳米纤维原位模板技术，在聚丙烯腈多孔纳米纤维膜上成功制备了三维粗糙片状MgAl层状双氢氧化物（LDH）阵列，并使用环己烷羧酸对其表面进行了改性。该纳米织物具有超疏水性和超亲油性，能够有效分离油脂，表现出优异的回收和再利用性能。LDH纳米片的高密度粗糙度与静电纺丝纳米纤维的高孔隙率之间的协同作用，赋予该材料优异的采油率、油分离性和耐水性。该材料优异的耐水性使其适用于冷热水的处理。这种方法具有操作简单、成本低、反应时间短和环境友好等优点，为制备具有油水分离和海上溢油清理的功能性吸收材料提供了一种简单且环保的路径。

2.4多层结构设计

在织物中构建不同材质和纤维密度的层次结构，有助于实现织物多功能性^[25-26]。这些结构层各自具备特定的功能，如吸湿排汗、通风、隔热等，同时还能通过协同作用增强整体性能^[27]。Jafar-Zanjani等人^[28]提出了一种利用工程织物块构建的创新应用，旨在实现个人热冷却、绝缘和温度控制。通过研究金属涂层纤维对透气性纺织品隔热功能的影响，该团队提出了一种由核壳纤维和相变材料芯组成的相变织物。通过引导和操控热辐射，设计出聚焦超织物，将热辐射集中到局部能量点，从而使织物具备多功能特性。通过将这些聚焦装置集成到多层技术平台中，并与红外探测器材料相结合，成功实现了从人体收集热能的目标。这一设计显著提升了通过织物产生的电流密度，为多层结构设计提供了新的思路。此外，Xu等人^[29]还设计了一种受驼峰启发的分层织物，该织物具有多层结构，具备热保护和热舒适管理功能，可用于消防员制服。如图1所示，嵌入在两层织物之间的阵列隔热装置，能够有效阻挡热量从人体皮肤传导。此外，通过焊接工艺将织物层粘合在一起，并在分层织物上形成孔隙。这些孔隙表现出梯度润湿性，能够从皮肤表面排出汗液，并通过分散的吸湿排汗通道将其迅速排出，类似于汗腺的蒸发作用。仿生分层结构的协同功能赋予了该织物优异的热保护和热湿舒适性。因此，模仿骆驼峰分层结构的织物，能够显著减轻重量、提高耐热性，并增强热湿舒适度，从而在消防等极端环境中为穿戴者提供更好的个人防护。

舒适性功能纤维材料是现代纺织领域中的一个重要研究方向，旨在通过提升纤维材料的物理、化学和功能特性，提高穿着体验和生活质量。随着科技的发展和人们对高品质生活的追求提升，舒适性功能纤维材料不仅在日常服饰中得到了广泛应用，还逐渐渗透到运动服装、家居家纺和医疗保健等多个领域。

3.1 服装领域的应用

舒适感是身体、感官和心理感知的综合体现，受环境条件、个人状态和服装特征等多种因素的影响。服装的主要功能是在不同环境条件和人类活动下，保持人体微气候中的热湿平衡，以提升穿着舒适度。服装设计需做到“人-服装-环境”之间的最佳匹配，因而舒适性功能纤维材料在服装领域得到了广泛应用^[30]。

舒适性功能纤维材料广泛应用于日常服饰。例如，抗菌纤维能抑制细菌生长、减少异味、保持衣物清洁；防紫外线纤维则能有效阻挡紫外线辐射，保护皮肤健康。此外，这些材料在运动和健身领域也具有重要作用，广泛应用于运动服、健身服和运动鞋等。在运动服饰中，舒适性功能纤维材料有助于在剧烈运动中保持身体凉爽，提升运动表现与舒适感。智能温控纤维能根据环境温度和人体活动状态自动调节体温，为运动员提供最佳穿着体验。同时，高吸湿、快干纤维能够有效排汗，保持皮肤干爽，减少运动中的不适感。Lao等人^[31]提出了一种水响应性聚合物系统，模拟植物叶片气孔结构，实现织物的动态孔径调节。在潮湿条件下，织物孔隙率增加，增强了通风和冷却效果；在干燥条件下，毛孔缩小，有助于保持热量。这种新型面料在潮湿条件下具有50%以上的多孔性，适用于运动服和智能功能性服装等应用。与此同时，Hu等人^[32]利用水响应除垢羊毛纤维制备了智能热湿可调纺织针织结构，并研究了织物结构对羊毛服装水诱导和冷却性能的影响。研究发现，织物的工艺结构对孔隙驱动和冷却性能至关重要，不平衡结构可提高织物的水诱导和热管理能力。这种不平衡结构在功能上类似于皮肤，能对人体汗液和潮湿环境作出相似的反应，适用于体温调节、功能性服装和运动服等领域。此外，舒适性功能纤维材料还广泛应用于户外活动装备中，如登山服等。这些材料能够在户外多变的环境中有效地帮助人们调节体温，既提供必要的保护，又确保穿着的舒适度，对保障户外活动的安全性和增添活动乐趣起到了重要作用。

3.2 家纺领域的应用

舒适性功能纤维材料在家纺领域的应用在近年来得到了迅猛发展，已逐步渗透到日常生活的各个方面，尤其是在床上用品、家居装饰及智能家居系统中，为人们的生活带来了创新性的变化^[33-35]。

床上用品方面，舒适性功能纤维材料的应用不仅限于石墨烯纤维，还包括其他高科技功能纤维，如碳纤维和智能纤维等^[15,36]。这些材料能够有效调节床上用品的温湿度，改善人体的睡眠环境。石墨烯纤维具有优异的导热性能，能够保持床品的恒温性，从而改善睡眠质量。例如，采用石墨烯纤维制成的床品能够改善人体微循环，促进血液流动，尤其是在长时间睡眠过程中，有助于缓解疲劳、减轻压力。天然材料制成的功能性枕头和被子则注重天然的透气性与吸湿性，它们能够有效调节头部和颈部的温湿度，改善睡眠质量，减少打鼾和颈部不适。此外，随着环保与健康理念的不断普及，天然纤维和智能纤维的结合逐渐成为家纺产品的发展趋势。例如，天然羊毛和棉花纤维常常与具有抗菌、抗过敏功能的材料结合使用，用于生产高性能的枕头、床单和被子等^[37]。这些材料不仅能有效吸湿排汗，还能调节体温，提供更加舒适的睡眠环境。

家居装饰方面，舒适性功能纤维材料的应用也不容忽视。现代家庭对环境的要求不仅局限于美观和实用性，健康和舒适度的提升也成为家居设计的核心。因此，许多窗帘、地毯、沙发等家居饰品开始采用具有抗菌、防螨和防过敏功能的纤维材料^[35-38]。这些纤维通过技术处理或加入纳米材料，有效减少了细菌和霉菌的滋生，保持家居环境的清洁和空气的流通^[37-39]。例如，抗菌、防螨功能的窗帘和地毯能够有效减少空气中的有害物质和过敏原，尤其对敏感人群和儿童的健康有着重要的保护作用。此外，采用智能温控纤维的窗帘和床品能够根据环境温度的变化自动调节温度，保持室内环境的舒适度，减少空调和暖气的能源消耗，从而有助于节能和环保。这些功能不仅提高了家居产品的舒适性，还有效提升了居住者的生活质量。

3.3 医疗领域的应用

随着技术的不断进步，医疗领域对舒适性功能纤维材料的需求与日俱增，各类创新设计在该领域得到了广泛应用和深入推广。这些纤维材料因其性能和功能上的独特优势，成为医疗行业不可或缺的一部分。从基础的医疗用品到先进的智能可穿戴设备，舒适性功能纤维材料不仅提升了医疗产品的功能性，还在改善患者体验方面发挥了重要作用。随着医疗健康理念的普及以及对个性化健康管理需求的增加，这类功能纤维的市场需求正在快速增长，推动了相关技术的创新与迭代。

随着可穿戴技术的快速发展，舒适性功能纤维材料在健康监测设备中的应用愈加广泛。这些设备通过整合智能纤维材料和先进传感技术，可以实现心率监测、体温测量、呼吸频率监测等多种功能，实时采集并反馈人体健康数据。舒适性功能纤维材料在提升穿戴设备舒适性的同时，也增强了设备的柔韧性和可适配性，使用户能够在日常生活中实现无干扰、高效率的健康管理。例如，Fan等人^[40]开发了一种由导电纱线和尼龙纱线编织的高灵敏度摩擦电纺织传感器阵列织物。该传感器能够集成至衣物的不同部位，如颈部、手腕和脚踝，以监测脉搏波，还可用于胸部和腹部的呼吸波监测。该材料具有出色的压敏特性、快速响应时间以及良好的可机洗性，为智能健康监测设备的创新设计提供了范例。此外，舒适性功能纤维与可穿戴医疗设备的结合还为长期监测慢性病患者的健康状态提供了解决方案。例如，高透气性和抗菌纤维材料不仅能减少长时间佩戴设备带来的皮肤刺激，还可以预防感染，提升患者的佩戴体验。随着技术的不断升级，这些纤维材料未来将进一步集成生物传感器，扩展至更广泛的健康监测领域。

在医疗环境中，智能温控纤维材料因其自动调节温度的能力，被广泛应用于手术室、急救场所及患者护理领域^[41-43]。这些材料能够根据环境温度的变化或人体需求，灵活调节衣物的保暖或散热功能，帮助穿戴者保持体温的稳定。例如，在寒冷环境下，智能纤维能够通过调节热量分布提供保暖效果；而在高温环境中，则能促进热量的散发，以增加穿戴者的舒适度和安全性。Mikolajczyk等人^[44]开发了一种用于婴儿护理的纺织培养箱。该培养箱由5层材料组成，并配备功能性加热和冷却垫。这种设计采用3D通道湿针织面料，通过调节热量分布确保婴儿在护理过程中的舒适性。研究表明，该系统可实现高精度的热平衡调节,为新生儿护理提供了更高效的温控方案。

随着抗药性菌株的出现，抗菌和抗病毒纤维材料在医疗行业的重要性日益突出。这些功能性纤维材料被广泛应用于手术服、隔离衣、口罩和医疗敷料等医用织物中，能够有效减少病菌和病毒的传播，降低感染风险^[45-46]。Mostafalu等人^[46]开发了一种基于复合纤维的主动控制伤口敷料，其核心是嵌入的电加热装置。该装置外层覆盖了一层含有热响应药物载体的水凝胶。通过纤维的设计与纺织工艺，该敷料实现了多种药物和生物因子的负载。这些复合纤维不仅具备柔性和贴合性，还能在特定的条件下实现按需释放。研究表明，这种伤口敷料能够高效释放抗生素以消除细菌感染，同时释放血管内皮生长因子（VEGF），促进伤口愈合环境中的血管生成。在体外实验中，该敷料成功诱导了血管生长，显著提高了细胞活力。此外，在糖尿病伤口小鼠模型中的应用结果进一步验证了VEGF的释放效果，大幅提升了伤口的愈合率，表现出优异的治疗潜力。Cai等人^[47]提出了一种新型的医用防护纺织品，其结合了被动辐射制冷技术与光催化抗菌特性。这种纺织品由聚氨酯/金属-有机框架复合纳米纤维膜构成，具有高太阳光反射率和热发射率，在阳光下可冷却7.2℃，夜间冷却5.5℃，同时具备96%的细菌杀灭率。与传统医用防护服相比，该材料在高温环境下能够有效避免过热，同时展现了优异的抗菌性能，为医疗防护用品提供了更可靠的选择。

舒适性功能纤维材料在医疗领域的应用已经从基础敷料和手术用品扩展到智能监测、温控管理以及抗菌防护等多个领域。这些创新材料不仅优化了患者的医疗体验，还在提升医疗器械的功能性和安全性方面发挥了重要作用。未来，随着技术的进一步突破，这些材料将在更复杂的医疗场景中展现更广阔的应用潜力，助力医疗行业实现更高效、更人性化的发展目标。

舒适性功能纤维材料的研发已成为提升生活质量和推动纺织产业升级的重要驱动力。通过引入抗菌、防紫外线、智能温控等多种创新功能，舒适性功能纤维材料不仅满足了消费者对基本舒适性的需求，还显著拓展了其应用领域。随着技术不断进步，舒适性功能纤维材料的创新与应用正在不断推动纺织行业发展，为消费者提供更加舒适、健康和智能的产品。

尽管舒适性功能纤维材料在许多领域得到了应用，但其规模化生产和应用仍面临多方面的挑战，包括集成、纳米技术、可持续性、稳定性、市场需求和标准化。功能集成是舒适性功能纤维材料生产的关键，它将多种性能整合到织物中。该过程需要精心设计和提升制造技术，以确保各类纤维成分的无缝结合。此外，还需考虑功能纤维与织物基材之间的界面，以确保最终产品的稳定性和耐用性。纳米材料或纳米结构能显著增强纤维及织物性能，但制造过程中对纳米结构的均匀性和可重复性的控制至关重要。同时，必须评估纳米材料的潜在毒性及其对生态系统的影响，以确保产品的安全性和可持续性。对于商业应用而言，成本效益和高产量制备也是不可忽视的因素。环境管理和可持续性是舒适性功能纤维材料大规模生产中的关键因素。采用更绿色的生产工艺有助于减少碳排放和水消耗。稳定性同样是评估舒适性功能纤维材料时的重要考量。这些纤维材料必须具备长期保持其性能和结构完整性的能力，以延长其使用周期。市场需求是舒适性功能纤维生产的重要驱动力。纤维材料的功能和性能必须符合消费者的期望，提供令人满意的用户体验。最后，标准化对于舒适性功能纤维材料的商业化至关重要。建立严格的质量和安全标准是确保产品一致性与可靠性的坚实保障。同时，行业统一的测试方法和性能指标有助于对材料性能进行客观评估与验证。总之，舒适性功能纤维材料的规模化生产需要一种综合性的方法，以应对集成、纳米技术、可持续性、稳定性、市场需求和标准化方面的挑战。

未来，舒适性功能纤维材料将在智能化、绿色化和个性化方面进一步发展。智能纤维将不再局限于体温调节，而是有望融合更多功能，如健康监测、情绪调节等，满足消费者对智能化生活的需求。随着全球对环保和可持续发展的关注，未来的舒适性功能纤维材料将更加注重环保、可降解及再生材料的使用，以减少对环境的影响。环保型功能性材料的研发和应用将推动纺织行业向绿色可持续方向转型，积极响应全球环境保护的号召。随着消费者对个性化、差异化产品需求的增加，利用3D打印、纳米技术等先进制造技术实现纤维材料的定制化生产将成为可能。总体而言，舒适性功能纤维材料的研发正处于快速发展的阶段，未来具有巨大的潜力和广阔的应用前景。通过持续的技术创新、材料改性以及市场需求的引导，这一领域将在提升人们生活质量、推动纺织行业转型升级中发挥更加重要的作用。

参考文献见《纺织科学研究》2025年1-2月刊。