反热辐射层对消防织物系统热防护性能的影响

火场环境中,热辐射是造成消防员烧伤的主要原因之一,因此消防面料的反热辐射性能对保护消防员的生命安全至关重要。为了增加消防面料的反辐射效果,本文将铝箔作为反热辐射层置于消防服面料系统中的不同位置,通过测试加入了反热辐射层后系统的TPP(Thermal protective performance)值,以此探究其对消防面料的热反射效果。实验结果表明:增加反热辐射层后系统TPP值均有所提高,当反热辐射层位于外层和防水透气层之间时,TPP值为54.32,热防护效果最好;而将其放在外层之上直面火源时,TPP值为45.50,则防护效果最差。通过打孔来改善铝箔的通透性,以提高系统的透气性能,但铝箔的孔洞率越大,系统的热防护效果越差,当孔洞率由0个/cm2增大到37.42个/cm2时,TPP值由64.28降至51.84。     

相变微胶囊及其低温防护复合织物的调温性能

为了研究相变微胶囊复合织物内部环境的耐低温性能,自制了一种低成本相变微胶囊,将其涂覆于平纹、斜纹、纬平针三种类型织物,并对不同类型织物内环境的耐低温性能进行测试和评价。采用原位聚合法,以尿素-密胺树脂为壁材,正十八烷为芯材制备相变微胶囊,同时对其热性能进行分析。将相变微胶囊发泡涂覆至平纹、斜纹、纬平针三种织物表面,并对复合织物进行了多组性能测试。实验结果显示,相变微胶囊的表面光滑,呈圆球形,重均粒径约为20.6μm。包覆率达到89%,相变热焓达到了200.5J/g。整理后三种织物的热阻性能分别提高了31%,25%,29%。耐低温性能研究结果表明:平纹组织的耐低温效果最佳,其低温抵抗时间约为6min。复合织物的透气性能略有降低,经、纬向断裂强力分别增加了17%和11%。     

纯涤纶织物阻燃整理探讨（Ⅱ）——热溶整理法

织物的阻燃是纺织领域的一个重要课题，本文探讨了含Ｐ、Ｃｌ的阻燃剂ＴＣＥＰ应用于纯涤纶织物的阻燃整理工艺。采用热溶整理法对织物进行阻燃整理，用垂直燃烧法，氧指数法，织物含Ｐ量、皂洗牢度测试阻燃效果，提出了最佳整理工艺，热分析结果进一步证实了所选工艺的正确性。     

消防避火服用复合织物热防护效能优化研究

消防避火服作为消防员短期穿越高温明火火场实施抢救人员和重要物资行动的最高等级热防护服装,其热防护性能优劣直接决定了消防员的人身安全是否得到充分保障。从消防避火服用复合织物的结构、反射辐射热能力和隔热效能3个方面的优化方法入手,总结了国内外研究人员针对该类复合织物的研究成果,分析了复合织物防护性能优化的原理与方法,并对下一步的研究方向进行了展望。     

装饰织物的阻燃处理及其热解特性研究

本文使用氯化铵、硫酸铵、尿素三种阻燃配方分别对装饰织物进行阻燃处理,并对各阻燃样品进行热重实验,得到各样品的TG曲线和DTG曲线。通过对TG曲线和TDG曲线进行分析,比较各项参数,找出阻燃效果最好的阻燃方案。     

膨胀阻燃多层膜改性苎麻织物/苯并噁嗪树脂层压板的制备及性能

为提高苎麻织物作为复合材料增强体时的阻燃性能,首先,采用层层组装法在苎麻织物表面构筑了氨基化多壁碳纳米管（MWCNT）-聚磷酸铵（APP）与聚乙烯亚胺（PEI）-APP膨胀阻燃多层膜;然后,将改性后的苎麻织物与苯并噁嗪树脂复合制备了苎麻织物/苯并噁嗪树脂层压板,并研究了层压板的热降解行为、阻燃性能与力学性能。结果表明:与纯苎麻织物/苯并噁嗪树脂层压板相比,含MWCNT-APP与PEI-APP膨胀阻燃多层膜的层压板热释放速率峰值由106.6 W·g-1降低至53.4 W·g-1和53.0 W·g-1,总热释放量由12.3 kJ·g-1降低至7.6 kJ·g-1和9.0 kJ·g-1,极限氧指数由23.5提高至27.2和27.0,UL94级别由无级别提高至V-0和V-1级,弯曲强度由81 MPa提高至122 MPa和143 MPa,弯曲断裂伸长率由1.2%提高至1.4%和1.7%,拉伸性能也得到了一定的改善。所得结论表明使用MWCNT-APP与PEI-APP膨胀阻燃多层膜可在提高层压板阻燃性能的同时,改善其力学性能。      

消防避火服外层织物辐射热防护效能研究

通过对高硅氧玻璃纤维织物(A1)、高硅氧玻璃纤维织物(B1)、连续玄武岩纤维织物(XW)三类消防避火服外层织物材料进行比热容、X射线衍射图谱与热射线反射率等织物辐射热防护性能相关指标的测定,比较了三类消防避火服外层织物材料的防护性能,并从微观纱线分子架构等角度对造成三类材料辐射热防护性能差异的原因逐一进行了解释与分析。根据分析与计算结果,认为纤维内部微观结构与织物辐射热防护能力有着较为紧密的联系,纤维结晶度对织物热射线反射能力的影响显著。     

基于仿生观念的多层薄壁结构承载热防护一体化分析设计

受仿生观念启发,通过对力学与传热性能的表征和优化分析,研究了多层薄壁结构的承载和热防护的一体化设计问题。以生活在印度洋底的蜗牛壳结构为原型,构造了分层薄壁结构受力和传热的概念性模型,开展了热防护和承载性能的表征与分析。通过三维气动加热算例和基于遗传算法的优化设计,验证了仿生结构具有最佳的材料参数的排布,是综合热防护和承载性能于一体的优越结构形式。     

热辐射对消防服热防护性能及耐久性的影响

为探讨低热辐射对消防服用织物热防护性能及物理机械性能的影响,选用两种常用消防服用外层织物,利用远红外石英灯管辐射仪,以不同的辐射强度(6.5kw/m2和9.7kw/m2)对织物分别进行5、10、20、30min的辐射,利用NI虚拟仪器记录辐射时织物表面温度,并测试其各项物理机械性能及TPP值变化。结果表明:当织物表面温度低于织物纤维玻璃化温度时,织物在半小时内能保持其68.9%～84.6%的撕破强力,且TPP值增大,即热防护性能变好;而当织物表面温度达到纤维玻璃化温度时,织物断裂强力及撕破强力随辐射时间增加显著下降,但其TPP值仍增大。     

基于人体生理指标的热防护服整体防护作用评价标准探讨

热防护服包括高温工作服、消防战斗服等,是高温环境下人体安全防护的重要装备。现有的热防护服性能评价标准,或以防护服装材料性能评估整体性能,或通过整套防护服装的热阻、湿阻等指标评价防护服装性能。这些性能评价标准缺少对实际热环境下热应力的考虑,无法满足实际工作需求。因此,应在实验室条件下,应用环境实验舱模拟指定热应力,通过人体模型模拟人体生理功能,建立遵循"人体-服装-环境"系统观点的热防护服装防护作用评价方法标准。     

Superior Thermoelectric Performance of SiGe Nanowires Epitaxially Integrated into Thermal Micro-Harvesters

Semiconductor nanowires have demonstrated fascinating properties with applications in a wide range of fields, including energy and information technologies. Particularly, increasing attention has focused on SiGe nanowires for applications in a thermoelectric generation. In this work, a bottom-up vapour-liquid-solid chemical vapour Deposition methodology is employed to integrate heavily boron-doped SiGe nanowires on thermoelectric generators. Thermoelectrical properties –, i.e., electrical and thermal conductivities and Seebeck coefficient – of grown nanowires are fully characterized at temperatures ranging from 300 to 600 K, allowing the complete determination of the Figure-of-merit, zT, with obtained values of 0.4 at 600 K for optimally doped nanowires. A correlation between doping level, thermoelectric performance, and elemental distribution is established employing advanced elemental mapping (synchrotron-based nano-X-ray fluorescence). Moreover, the operation of p-doped SiGe NWs integrated into silicon micromachined thermoelectrical generators is shown over standalone and series- and parallel-connected arrays. Maximum open circuit voltage of 13.8 mV and power output as high as 15.6 µW cm⁻² are reached in series and parallel configurations, respectively, operating upon thermal gradients generated with hot sources at 200 °C and air flows of 1.5 m s⁻¹. These results pave the way for direct application of SiGe nanowire-based micro-thermoelectric generators in the field of the Internet of Things.     

基于新型防热机理的防热材料的设计与试验验证

传统的防热材料大多是依靠材料自身的高熔点"忍受"热流或依靠缓慢烧蚀来被动地延长寿命的,这些材料因其密度大或耐氧化不足等问题已经不能满足飞行器设计者的期望,突破传统的被动式防热的思路从防热机理的源头上探索新的思路或许可以找到可行的技术途径。作者设计了一个新的材料体系——耗散防热材料,即在石墨中加入还原性金属,在烧蚀过程中还原性金属耗散热量,同时耗散外界的氧,自发生成氧化物陶瓷膜。新的材料设计的思想是"利用"热流而不是单纯"忍受"热流,初步试验验证表明,在廉价的石墨渗入耗散剂——铝制备的耗散防热材料,在2 900℃,4 MW/m2热焓值烧蚀下,线烧蚀率仅为传统C/C的1/10。其耗散防热原理包含了以往的汇热防热、辐射防热、烧蚀防热、发汗防热等防热形式,增加了相变反应防热,是一种新的防热原理,这种高效能、低成本的材料预计具有很好的应用前景,也将推动非平衡条件下的金属化学基础理论突破。本材料研究的科学问题,涉及高温、高压、高速气流冲刷等非平衡状态的化学反应问题、金属流动问题等,这些问题的研究必将推动材料科学与传热学、流体力学、燃烧化学、气动力学等学科的交叉互动和新的发展。     

集成相变储热材料的光伏/热复合系统性能分析

将相变材料(phase change material,PCM)与光伏/热(photovoltaic/thermal,PV/T)模块集成,可通过提高冷却能力改善光伏面板的发电效率,同时利用PCM存储热能并合理利用。在2种集成相变储热材料的PV/T模块设计基础上,采用数值模拟方法进行性能分析,并与传统PV/T装置进行比较。从能量和(火用)2方面对集成系统的整体性能进行分析,并研究冷却工质流量的影响。结果表明,将相变储热材料与PV/T模块集成可显著提高系统的整体性能。其中集成2种相变储热材料的PV/T系统的日总能量效率和总(火用)效率最高,分别为67.65%和12.86%,每日可提供的能量最高可达3 603.2 W·h/m²。随着冷却工质体积流量的增加,总能量效率略有提高,但总(火用)效率显著下降。     

太阳能热发电储热器防护涂层的制备及其性能

为了提高太阳能热发电中高温储热器的使用寿命,在310s不锈钢容器表面制备了3种防护涂层,研究了3种涂层的抗热震性能、力学性能和对相变储能材料Al-12.07%Si熔融液的耐蚀性能.结果表明,3种涂层抗热震性能好,与基体结合强度较高;在一定温度下具有较好的耐蚀性,有利于延长容器的使用寿命.     

Thermal Response of Skin Underneath a Thermal Protective Garment During Post-fire Exposure

Once away from a heat source, the residual heat energy absorbed by thermal protective garments can continue to transfer and can injure human skin. Such a post-fire exposure period should not be neglected when investigating the thermal protective ability of thermal protective garments. In our paper, a heat transfer model of a microsystem consisting of a thermal protective garment, an air gap and multilayer human skin is established, and numerically solved via the Finite Element Method. Temperature distributions of the microsystem during fire exposure and post-fire exposure are extracted from the model, and the thermal behavior of skin underneath the thermal protective garment is elucidated. Two parameters [retardation time (Δt) and temperature maximum (T_max)] are proposed and employed to assess the thermal response of human skin during the post-fire exposure period. Furthermore, the effect of several factors (heat source intensity, thickness and thermophysical properties of the garment, and air gap thickness) on the two parameters and the thermal behavior of human skin are investigated and compared. This might be a significant reminder of self-protection for firefighters on duty, and informative or thermal protective garment design.     

基于热舒适观点的房间热性能评价

本文介绍了通过计算不舒适指标评价房间热性能的方法。基于人体热反应从热舒适角度来评价房间的热性能，得出人体热舒适对房间建筑参数的敏感程度。这些参数主要包括围护结构的物理性质，房间的位置、朝向及几何形状。     

热喷涂高性能陶瓷涂层

综述了热喷涂高性能陶瓷涂层的特点,介绍了陶瓷涂层在不同工业领域的典型应用,论述了在 发展潜力,强调了它伯地位和作用。