皮鞋透气排汗功能发展现状研究

王帮芬，罗雪玲，吕宪昊，刘晓影

1　人脚出汗情况及舒适性分析

长期研究发现,当人脚皮肤平均温度为28～33℃;鞋腔内相对湿度在40～60%范围内时,脚处于最佳舒适状态。[1]当人在行走或运动过程中，随着体温升高，血液循环加快，脚会分泌汗液。如果不及时对脚进行透气排汗，在高温、高湿的情况下，鞋腔内容易繁殖大量细菌，人脚易散发异味，甚至产生病变。

人脚主要通过排汗散发热量，汗液在细菌的作用下分解出酸性物质,其对皮肤具一定刺激性，易使人脚产生脚气、脚癣等脚病。为保证人脚在穿鞋状态长时间处于良好的舒适状态，如何将汗液从鞋腔内快速排出，是鞋腔内长时间保持干燥卫生状态将成为鞋子舒适性设计的重要考虑因素之一。人脚的不同部位，汗腺的分布情况不一样，脚心及跖趾关节部位的汗腺分布密度最大，平均1平方厘米300-350个。汗腺分布最少的是脚掌、外踝及跟部。在设计鞋内底部件时，根据汗腺的分布情况，选择恰当的材料、合理的结构设计，在汗腺分布密度大的部位，充分考虑所选择材料的吸湿和透气性能，合理的排汗散热结构设计，确保湿气能及时的被吸收或排除。

人体含有大量的水分,经常有水分从皮肤表面蒸发。脚在静止状态下、水分蒸发约0.5～1.6g/h,脚在中等负载时为1.8～3.2g/h,在负载很重时为6～12g/h。[2]因交感神经系统控制汗腺的分泌及血管的收缩，当汗液分泌过多时，人体会自动关闭浅层皮肤的循环系统，造成对足部的供血不足，使足部皮肤湿冷。尤其在冬天，当外界温度比体温(36～37℃)低很多时，汗液自身挥发也会带走一部分热量[3]，人脚散失热量的速度迅速提高，如“汗脚”失去热量的速度比“干脚”快25倍。当人脚不断散热，鞋腔内无法及时透气排汗时，内部温湿度不断升高，人脚大量出汗后热量开始迅速流失，脚部逐渐发凉，最终可能导致冻疮等疾病。

2　国内外透气排汗功能鞋发展现状

随着经济的快速发展，人们不再满足于鞋款的造型设计或基本的穿着功能，对舒适性要求越来越高，尤其是常见的透气性、透水汽性、吸湿性等方面的要求；在传统的制鞋业已经成熟的情况下，由于劳动力成本、材料成本不断提高，环保监督越来越严格，制鞋企业生存越来越困难。为求生存，越来越多的企业开始寻求新的突破口，企业纷纷转型，其中包括原创品牌、科技功能设计等，以此增加产品附加值。现在许多鞋类公司相继推出自己的产品，鞋子不仅可以保暖，还能定位、监测、透气排汗等，功能鞋市场成为企业新的利润点；由于科技快速发展需要，目前国家政策大力扶持智能制造，其中智能穿戴也将成为鞋服饰品行业发展趋势。

在排汗透气鞋拥有强劲发展势头的情况下，针对人们对鞋类产品的透气性的普遍需求，各种排汗透气鞋产品层出不穷。目前市场上出现的排汗透气功能设计主要分为以下几大类：

2.1　材料功能设计

将具有特殊理化性质的材料应用于鞋帮或鞋底中，使得鞋款该部件具备相应理化性能。例如：2010年陈罘杲在《西部皮革》上发表的《LSMZ系列水气单导式纳米功能鞋的研究》一文里提到的LSMZ水气单导式纳米功能鞋，该鞋采用纳米材料氧化钛，氧化锌复合材料在特定的条件下使改性后的纳米粒子及纳米薄膜构成的鞋底，中底及鞋帮具有水油双疏效应且气体能自由通过，具有排汗作用和抗菌作用。

2.2　技术功能设计

在鞋内加入具有自动化，半自动化装置，使鞋子具有智能排汗透气功能。例如：Digitsole智能跑鞋，这款跑鞋的主要功能是通过佩戴者日常的走步路数消耗的卡路里了解其是否感觉寒冷，同时内置加热装置，检测到用户感受到寒冷的相关反应时自动加热；在2015年的《西部皮革》上，刘晓影等发表的《男鞋自排汗散热功能研究》一文中提到的自排汗男鞋则是内置散热排汗装置，通过测定鞋腔内温湿度变化，自动调整装置的运作状态，保证鞋腔内温湿度维持在脚体最舒适的范围内。

2.3　结构功能设计

目前，市场上大部分的透气排汗功能鞋都是通过结构改良和改变孔洞结构让鞋子具有更好的排汗透气性能。例如：GORE-TEXSURROUND OUTDOOR鞋品科技用创新性的“脚底透气技术”让户外徒步者无论何时都能感受到脚部干爽，其所采用的独特结构利用汗气通过GORE-TEX薄膜排至鞋底“透气夹层”的开放结构中，再由鞋侧的“开窗式”透气孔排出湿气的透气原理。不仅可以持久防水，还能加快脚部汗气排出，保持脚部全天候干爽舒适。

2.4　综合设计

将各种优势功能进行组合应用，赋予鞋子更多、更强大的功能，并针对不同消费群体采用不同的功能组合，以适应更多的消费需求。

例如，双驰儿童智能鞋，采用低多边形风格设计出TPU一体成型，采用最新的TPU贴合网布制作工艺，在减轻鞋品重量的同时增加其弹性，从而提高鞋品穿着的舒适性，更在耐磨性、耐曲折撕裂、抗寒、防霉抗菌等诸多方面提升了鞋品品质。还无缝连接了智能穿戴设备，带有GPS定位系统，防止儿童的走失。而双驰另一款智能足球鞋同样使用TPU贴合网布制作工艺，并内置速度传感器，记录瞬间速度、最快速度、冲刺次数、步频、移动距离甚至高强度下的奔跑时间等关键性指标，这些数据可实时同步到手机APP上，为球员个人的训练方向以及教练制定比赛战术时提供数据支持。

综上所述，目前国内外的透气排汗鞋市场涉足企业很多，但是主要在于革新鞋子结构、采用高新科技材料以及加入高科技装置于鞋内，而达到透气排汗的目的。在材料上实现特殊功能的鞋子现在已有许多，例如纳米空调鞋，抗菌杀菌材料的抗菌除臭鞋等。但是将高新科技元件装入鞋内的鞋子就比较少，目前国内外在这方面的应用还处于探索阶段。因此，透气排汗功能鞋具有很大的发展空间。

3　皮鞋排汗散热功能发展趋势

3.1　材料方面

一双皮鞋质量的好坏，穿起来舒服与否，不但与设计、制作工艺有关，也与各部件材料的选择密切相关。鞋材的性能影响着鞋腔内的微气候,决定鞋腔内的温度和相对湿度，其中温湿度是影响人脚舒适性和卫生性能重要因素之一。选择具有较好通透性、吸湿性的透气型材质，能够提升鞋类产品排汗透气性能。针对排汗散热皮鞋的功能需求，鞋部件的材料选择也有一定要求。

（1）面料：常见的透气型材质有具有良好透气功能的天然材质和具有某些特点或科技含量的合成材质。常见合成革的卫生性能远不如天然皮革,因此透气排汗皮鞋的鞋面选择天然皮为原料居多。在透气鞋的研发过程中，通过一定的技术手段还可提升皮革透气性能。近年研究较多的新型智能调温纤维，是采用纤维制造技术与PCM(相变材料，phase change material)相结合而开发的智能纤维，具有双向温度调节作用。在外部环境升温或降温时，能够主动吸收或释放热量，保持温度的恒定，使人体始终处于舒适的温度范围。这种纤维对温度的控制具有一定的主动性和智能性。[4]很适合用于排汗透气鞋的制作。不仅能够满足人们对鞋靴舒适性的要求，而且能提升鞋靴产品的档次及特色。

（2）里料：现阶段主要选取以猪皮、山羊皮两种皮为原料的皮里以及不同的纺织材料。美国斯坦福大学的科学家近期研发了一种低成本塑料材料，使用在服装上，可以让穿着者感觉凉爽，从而减少炎热天气人们对空调的依赖，减少能源浪费。这种材料通过两种方式帮助穿着者的身体释放热量，体感温差可达4华氏度。该材料如用于皮鞋里料，能更好的发挥排汗散热皮鞋的散热性能。

（3）衬料：皮鞋的衬里是为了防止延伸变形并改善脚面触感而使用的补强性材料，皮鞋衬里及膛底在透水汽性和吸水汽性方面起了很重要的作用。因此衬里应选用具有良好透汽吸水性能的材料。诸如不易变形的纺织材料，以及皮革衬里，可以根据皮鞋的其他部件材料进行选择搭配。近几年大热的石墨烯材料作为排气散热皮鞋用材也能大有作为。如石墨烯3D多层微气囊技术，能制造出超轻、高弹且具备杀菌功能的鞋垫;织入石墨烯纳米线的纺织品，能发热、能导电，还能防止静电;用石墨烯制造的高透气防水材料，实现了高达85%的透气率。

（4）不同材质面料组合：选取以上性能相对较好的帮面材料,采用不同的加工工艺组合后,根据不同皮鞋的穿着要求进行面料组合制作。

（5）底料：随着高分子材料的发展，鞋底材料种类不断增加。近年来由于环保意识的提高和人们对高品质鞋类产品需求量的增大，鞋底材料更多采用NR，PVC，PU，TR和EVA等。在作为透气排汗皮鞋鞋底，在选材时，应该考虑防水耐磨性能和疏水性能。在不影响本身材料加工性能或影响极小的前提下,可以利用纳米材料或高分子材料改性,选用多种材料进行复配,制备新型的鞋底材料使之具备高强、高韧等性能。国内外对纳米粘土材料在塑料橡胶领域的应用已进行了广泛深入的研究并且进入了产业化阶段,未来可以利用纳米材料的特有功能对透气排汗鞋底材料进行性能改良,研制超轻、耐磨、防滑、防水的高性能鞋底。排汗透气鞋在保证穿着舒适性后，如有其他特殊要求时可以根据实际需求选择鞋底材料。

（6）外观上：最完美的鞋子应该是美和其他功能并存的，排汗功能鞋除了具有除湿排汗效果之外，应该结合当下时尚流行趋势选用大众喜欢的款式进行设计，适当在结构上加入增高，缓震等其它附加功能，达到美且有益的状态。

3.2　科技方面

现代科技快速发展，互联网技术的成熟，中国的经济进入一个高速发展的时期。随着人们的生活水平逐渐提高，购买服饰不单单是为了保暖，更是对自我价值的一种实现，所以功能性的服饰和鞋子慢慢崛起。近年来，基于国家对智能制造的大力扶持，智能化和半智能化技术日趋成熟，云端服务和大数据技术逐渐兴起，智能鞋已经进入探索阶段，由于鞋子的散热排汗功能依然是当今功能鞋的热点，所以对未来智能鞋的功能设计趋势有如下设想：

（1）半自动，半智能化透气排汗功能设计。例如，带有温湿度传感器的电路板当温湿度达到临界值时该装置开始工作。这类装置科技含量不高，但是效果很好能够很好的解决现有鞋子无法解决的问题，而且利于大规模生产。

（2）高智能化透气排汗功能设计。例如，由一系列的传感器和一个后台程序组成，可以实现完全的自动化，消费者可以随时的通过pc，平板，手机开关装置，并且还可以赋予其他娱乐性功能。

除此之外，未来自排汗功能鞋还可从免洗，款式可变，太阳能蓄电等新方向考虑。在完善现有功能的同时，结合消费者的需求，融合更多的实用性功能，提高顾客的用户体验，将更好的产品呈现给顾客。

以上所述为本人对透气排汗功能鞋的未来发展趋势所思所想，随着时代的发展，皮鞋功能性、舒适性研究、开发必将成为鞋类行业发展的一大趋势，本文中整合的现阶段皮鞋透气排汗功能发展现状，以及提出的未来皮鞋排汗散热功能研究发展可能性，望能够对皮鞋未来功能性研究提供有利建议。

参考文献：

[1]弓太生,邓富泉,蔡放,胡飞.鞋腔内温度和相对湿度与运动状态的关系初探[J].中国皮革,2006(21)：22-25.

[2]丘理.脚的生理结构 [J].中国皮革,2002(24)：100-101.

[3]辛东升,弓太生,马英华.脚体出汗状况对鞋腔微气候环境的影响研究 [J].皮革科学与工程,2010,20(04)：18-22.

[4]陈宇刚.智能调温鞋材的织造及性能研究[J].中国皮革,2017,46(11)：39-45.