热防护服用织物蜂窝夹芯结构的辐射热性能测评

为改善当前热防护服普遍存在的笨重、闷热问题,针对隔热层进行蜂窝结构设计,并对整体热防护服用织物进行辐射热性能的测评。选取当前典型的热防护服用面料,综合考虑外层材料、蜂窝芯厚、边长、壁厚等影响因素,采用正交试验方法设计了32种试验方案,通过激光切割技术进行试样制备,并利用辐射热防护性能测试仪进行测评。实验结果表明:蜂窝夹芯结构可以明显减轻隔热层的质量;外层织物为PBI^?matrix的试样比Nomex^?IIIA试样具有更好的辐射热防护性能。同时,根据极差分析得出:影响蜂窝夹芯结构的辐射热性能的因素主要是蜂窝芯厚,其次是壁厚,影响最小的是边长;且芯厚越大,边长越小,壁厚越大,蜂窝夹芯层的辐射热防护性能越好。     

防火服用蜂窝隔热层的热蓄积性能测评

为改善火场环境中防火服热蓄积的影响,将蜂窝隔热层应用于防火服中并对其热蓄积性能进行测评。选取当前典型的防火服面料,对蜂窝夹芯的边长、壁厚、芯厚进行设计并制备了21种实验试样,采用热蓄积测试仪器模拟火场环境并记录蜂窝隔热层防火服试样的热暴露时间。探究6种蜂窝孔型的边长、壁厚、芯厚的变化对实验试样热暴露时间的影响。结果表明:采用蜂窝孔型的隔热层其质量最大可减轻64%,热暴露时间最高增加了10 s;随着蜂窝孔型壁厚的增加,热暴露时间也会增加,蜂窝孔型的芯厚与热暴露时间呈正相关,孔型边长与热暴露时间呈负相关。     

消防服用隔热层孔型结构优化与测评

为进一步提高消防服用蜂窝织物的热防护性能,针对隔热层进行蜂窝孔型的结构优化与测评。选取当前典型的消防服各层材料,综合考虑隔热层分层和蜂窝孔型的边长、壁厚等因素,分别对直孔和斜孔设计了6种孔洞尺寸以及1种实心对照组。利用激光切割技术进行13组实验方案制备试样,并采用热防护性能测试仪进行闪火燃烧测试。实验结果表明:蜂窝分层重组可有效提高消防服用蜂窝织物系统的热防护性能;通过非参数相关样本检验,测得不同开孔方式蜂窝织物的热防护性能有着显著性差异,说明斜孔结构比直孔具有更好的热防护性。     

防火服热蓄积的影响因素及其测评方法

为了合理评价防火服的热蓄积,全面准确地研究防火服热防护性能,通过回顾实验室模拟低热流环境中防火服热蓄积的相关研究,分析了防火服热蓄积的产生原因以及由热蓄积引起的主要烧伤部位;总结了现阶段热蓄积的测试装置、测评方法以及热传递、热蓄积测试过程;从防火服反光带、防水层透湿性、隔热层厚度、外层织物特性、空气层厚度等服装因素以及热流量强度、热暴露时间、防火服中水分等环境因素归纳了影响热积蓄的因素;最后预测了未来防火服热蓄积的研究趋势;指出在未来的研究中,应更加全面地模拟火场特点,提高服装热蓄积性能测评方法准确性。     

三维正交整体夹芯机织物的结构设计及织造

以正交结构为基本的三维结构单元,通过改变空心各边的长度和厚度,设计了多种经向截面为六边形的三维整体夹芯机织物结构,并在改造的普通织机上织造成功。在此基础上对试样的结构特点进行对比分析,同时探讨了三维正交夹芯机织物孔形尺寸的影响因素,比较了各种三维整体夹芯机织物试样的结构特点及织造方法。该研究为三维整体夹芯机织物的结构设计提供了参考,设计的多种三维夹芯机织物为蜂窝结构复合材料提供了性能良好的增强体。     

一种金属蜂窝热物理参数等效方法

对于金属蜂窝结构而言,选择合理的建模方法是预测其传热特性效率和精度的关键。引入等效原理,对芯材的热物理特性等效方法进行了研究。根据钛合金芯材和空腔的体积占比,计算了芯材等效材料的密度和比热,在导热系数的等效过程中,不仅对芯材和空气的导热特性进行了等效和转换,还对辐射的影响进行了量化。采用这种等效方法,可以建立由两层壳元面板和体元夹芯构成的金属蜂窝等效模型,该模型可以在较小的计算规模下以较高的计算效率实现金属蜂窝结构热物理特性的准确预测,在大型热防护结构的整体传热分析中具有较强的应用价值。     

消防服外层织物热防护性与舒适性综合评价

为保证消防服具有良好的热防护性能和较好的热湿舒适性能,选取7种消防服用外层织物为研究对象,测试了织物热防护性能及舒适性能相关指标,分析了织物原料及性能参数等因素对热防护性能与舒适性能的影响,并阐述其影响规律;采用模糊综合评判的方法综合评价织物热防护性能与舒适性能。结果表明：织物的热防护性能与其原料组成、织物厚度及紧度相关,舒适性能主要与织物密度、紧度以及织物厚度、面密度有关;在测试的7 种织物中芳纶防静电防护织物的综合性能最佳,而腈纶/ 棉混纺防护织物的性能较差。     

基于灰色关联和模糊综合评判的消防服用多层织物组合

针对消防服用织物如何进行配伍组合的问题,文章选取10种国内常用消防服用织物并对其进行组合,测试其结构参数、基本服用性能和热防护性能;利用灰色关联分析研究了各织物参数和性能对整体织物组合热防护性能的影响程度,并利用验证实验得出实验试样的灰色关联度不具有偶然性;最后,根据灰色关联分析得到的影响趋势对各参数和性能进行权重赋值...     

基于FEA的单蜂窝芯压溃分析

以有限元理论为基础完成对一系列单蜂窝芯进行压溃分析,得到纸芯边长值、高度和不规则程度对其压溃性能的影响。以蜂窝纸现状为依据,以蜂窝纸芯的压缩机理为指导,建立各类单蜂窝芯的有限元分析模型,实现单蜂窝芯的非线性屈曲分析。分析结果表明,纸芯结构对蜂窝纸的压溃性能产生了一定的影响。经过实验比较,分析结果具有一定的可靠性,为蜂窝纸性能的进一步研究奠定了一定的基础和提供理论支持。     

厚胞壁蜂窝织物的织造设计

不少研究表明当蜂窝材料的胞元壁长远大于其壁厚时,材料的能量吸收性能随壁厚的增加而增强。目前三维蜂窝结构复合材料的制备工艺已经较为成熟,但市面上的蜂窝结构的胞壁由单层织物构成,即使经过复合,其厚度依然很小。将胞壁由原先的单层结构改为多层正交结构或多层角联锁结构,可直接制备出胞壁厚度较大的蜂窝织物,可为蜂窝结构在更多领域的应用提供材料基础。     

空气层厚度对热防护面料蒸汽防护性能的影响

为探索防护服装与人体皮肤之间的空气层厚度对其蒸汽防护性能的具体影响,选用3种不同热防护面料系统,设计4种不同的空气层厚度(0、6、12、18 mm),分析二级烧伤时间、三级烧伤时间、吸收总热量和热流量,评价面料系统的蒸汽防护性能。研究结果表明:不同的面料系统提供不同的防护性能,增加面料系统的厚度有利于提升其防护性能,防水透气膜越靠近蒸汽热源,系统的防护性能越好;防护服装的蒸汽防护性能与空气层厚度有着显著相关性,在空气层厚度增加到12 mm及以上时,防护服的蒸汽防护性能会得到显著提升;通过分析蒸汽暴露和冷却阶段传感器热流量变化曲线,可进一步分析了解蒸汽暴露环境下织物系统内的热湿传递机制。     

改性聚丙烯酸类纤维吸湿发热机织物的开发

为研究吸湿发热保暖机织物的热湿舒适性,开发了6种不同结构的改性聚丙烯酸类纤维吸湿发热机织物。通过热湿舒适相关性能测试与分析,得出不同机织物结构参数对透气性、热阻、芯吸高度、液态水分管理以及吸湿发热性能的影响规律,为设计出兼具吸湿发热和导湿排汗性能的热湿舒适机织物提供参考。经测试发现:蜂巢组织能明显改善织物的保暖性和透气性,且织物由内层向外层形成回潮率递增的梯度结构,对水分管理和提高单向导湿性能有积极作用,三层蜂巢组织在提升织物吸湿发热性能上具有一定潜力。     

改性聚丙烯酸类纤维吸湿发热机织物的开发

为研究吸湿发热保暖机织物的热湿舒适性,开发了6种不同结构的改性聚丙烯酸类纤维吸湿发热机织物。通过热湿舒适相关性能测试与分析,得出不同机织物结构参数对透气性、热阻、芯吸高度、液态水分管理以及吸湿发热性能的影响规律,为设计出兼具吸湿发热和导湿排汗性能的热湿舒适机织物提供参考。经测试发现:蜂巢组织能明显改善织物的保暖性和透气性,且织物由内层向外层形成回潮率递增的梯度结构,对水分管理和提高单向导湿性能有积极作用,三层蜂巢组织在提升织物吸湿发热性能上具有一定潜力。     

The effect of moisture and air gap on the thermal protective performance of fabric assemblies used by wildland firefighters

The thermal protection performance (TPP) provided by fabric assemblies used by wildland firefighters is greatly affected by both the moisture and the air gap trapped in multilayer fabrics. In this paper, the effect of moisture, coupled with air gap on TPP was analyzed under radiant heat exposures of 21 kW/m². The air gap sizes from 0 to 5.2 mm were analyzed using an air gap height regulation device; the moisture content of the multilayer fabric combinations around 0–70% were obtained by spraying distilled water to simulate varying amounts of sweat absorption. The results obtained indicate that certain air gaps entrapped in multilayer fabric system have a positive effect on TPP for both dry and wet multilayer fabric combinations. However, obvious trend changes in thermal protection were observed among dry and wet configurations when the air gap was moved to different positions. For the wet configurations, the second-degree burn time increased as the air gap moved further from the heat source, which was contrary to burn time response under dry conditions. These findings suggest that the complicated reciprocal effect of air gap and moisture on thermal protection should be both considered in analyzing the TPP of fabric assemblies.     

热防护服蓄热防护与放热危害双重特性的研究进展

为全面评价热防护服在热暴露阶段的蓄热防护作用以及在冷却阶段因蓄热释放对人体造成的热危害效应,介绍了防护服热蓄积产生的原因,阐述了现阶段防护服热蓄积的测试方法以及数值模拟研究现状;从服装因素、环境因素以及人体因素3个方面归纳了防护服在热暴露阶段蓄热特性的影响因素;并总结了织物基本物理性能、空气层配置、织物水分、织物受压等因素对冷却阶段防护织物放热危害特性的影响。最后提出：在未来的研究中应针对多元化的热灾害环境以及冷却环境开展热防护服蓄放热双重特性的基础研究,并基于热防护服蓄放热双重效应探究其最优的配伍设计。     

利用废旧纤维制备非织造布蜂窝夹层复合材料及其性能研究

以废旧纤维非织造布为原料,设计并制备了蜂格边长分别为15、20和30 mm的三种蜂窝夹层复合材料,并对非织造布面板的拉伸和弯曲性能以及蜂窝夹层复合材料的压缩和弯曲性能进行了测试。结果表明:非织造布蜂窝夹层复合材料的平压强度、芯子平压模量以及弯曲强度、芯子剪切应力和面板应力都呈现出随蜂格边长的增大而减小的趋势,其中以蜂格边长为15 mm的材料性能最佳。与传统蜂窝结构材料比较的结果说明,废旧纤维非织造布蜂窝夹层复合材料是一种可供选择的性能良好的轻质板材,具有潜在的应用市场。