缓解人体热应激的医用防护服装研究进展及趋势

目前医用防护服装存在热湿舒适性差的问题,容易造成人体热应激,引起人体皮肤损伤、虚脱、晕眩甚至中暑等症状。为了解如何缓解医用防护服装造成的人体热应激反应,提高人体舒适性,文章首先总结了医用防护服装的材料、款式及舒适性相关标准。接着阐述了目前缓解人体热应激的医用防护服装研究进展,包括作业场所降温方式和异质结构面料、超吸水材料、辐射降温面料、相变冷却降温服装等研究成果。随后介绍了高导热材料、热电冷却材料和液态冷却三类缓解人体热应激的新材料与技术,并提出了其在医用防护服装上的应用思路。最后分析并展望了缓解人体热应激的医用防护服装研究趋势,即未来研究需要从提高主动冷却设备的工效性能、扩展调温新材料与技术在医用防护服装上的应用及建立缓解人体热应激的医用防护服装设计方法和流程,并开展相关测试与评价。     

相变材料及其在纺织品上的应用

介绍了相变材料及微胶囊相变材料的定义和热调节作用原理，在纺织品上的应用类型，以及含微胶囊相变材料纺织品的最终用途。     

附加相变材料的消防服多层织物性能研究

选择自然调温元素相变材料,将其与消防服隔热层复合制备调温织物,并对附加相变材料的消防服多层织物系统的热防护性能及热湿舒适性能进行了研究。结果表明:附加相变材料多层织物系统的热防护性能得到较大提高,总散热量均符合NFPA 1971标准的要求。     

相变材料在调温服装领域的应用研究进展

为了阐明相变材料在调温服装领域的研究成果及难点问题,总结了目前相变材料在调温服装领域的应用概况。首先介绍了相变材料的分类,简要分析了相变材料的调温机制,重点阐述了使用相变材料的医用降温服、热防护服、潜水服、红外伪装服等调温服装在高温条件、严寒环境及特殊场景下的应用现状,指出了目前相变材料在调温服装领域应用存在的问题,最后探讨了相变材料在调温服装领域的发展趋势,以期为相变材料在调温服装领域的研究提供借鉴和参考。     

相变材料在皮革中的应用及其热性能的研究

本文把一种相变材料应用到皮革中,达到调温以提高皮革服用性能的目的.主要研究了相变材料的热性能、加入到皮革中合适的量以及相变皮革热性能.研究结果表明,该种相变材料焓变达85.09J/g,相变温度在人体舒适范围内.4%左右的相变材料用涂刷法加入到皮革中的效果最好.在环境温度过高时,相变皮革比空白低2～3℃,起到凉爽作用,持续时间能达到0.5h左右.在降温时,环境温度过低,相变皮革能比空白高2～3℃,起到保暖作用,作用时间能达到0.5h左右.     

相变材料在皮革中的应用及其热性能的研究

本文把一种相变材料应用到皮革中,达到调温以提高皮革服用性能的目的。主要研究了相变材料的热性能、加入到皮革中合适的量以及相变皮革热性能。研究结果表明,该种相变材料焓变达85．09J／g,相变温度在人体舒适范围内。4％左右的相变材料用涂刷法加入到皮革中的效果最好。在环境温度过高时,相变皮革比空白低2～3℃,起到凉爽作用,持续时间能达到0．5h左右。在降温时,环境温度过低,相变皮革能比空白高2～3℃,起到保暖作用,作用时间能达到0．5h左右。     

高温条件下热防护服边界条件确定方法及其非稳态导热预报方法

为能够确定热防护服材料的非稳态隔热性能,在自然对流传热为主及人体皮肤热属性未知的情况下,文章提出一种确定非稳态自然对流换热系数及皮肤热属性的方法。首先建立了自然对流和辐射联合作用下的热防护服-空气层-模拟皮肤传热系统的非稳态导热方程;随后,利用有限差分法,提出了一种非稳态自然对流换热系数及皮肤热属性的计算模型,结合一次实验,确定了模型中的未知参数;最后,预报了4种工况下热防护服材料的非稳态导热特性。结果表明,计算值与实验值最大误差约为0.09℃,发生在初始传热阶段,所确定的热防护材料传热边界条是适宜的。     

形状记忆材料在功能防护服中的应用

为提高防护服的防护性能,平衡功能性需求和舒适性要求之间的关系,将形状记忆材料合理有效地应用于防护服装领域,从而动态地改变衣间空气层,实现防护服防护性能的动态调节。回顾了国内外形状记忆材料的相关研究,总结了现阶段形状记忆材料在功能纺织品服装中的应用现状,重点从形状记忆材料在热防护服和防寒服中的应用剖析了当前研究中的缺陷,从空气层厚度、热源、服装、形状记忆材料的数量和分布以及生理舒适性等方面凝练了形状记忆材料在防护服中的进一步应用方向,并从人体-服装-环境系统角度展望了具有形状记忆材料结构的防护服的发展趋势。     

改善医用一次性防护服热湿舒适性的研究进展

总结改善医用一次性防护服热湿舒适性的最新技术研究。介绍了医用一次性防护服热湿舒适性的测试方法和相关要求;分析了医用一次性防护服热湿舒适性存在的问题;重点总结了改善医用一次性防护服热湿舒适性的最新技术研究,包括单向导湿技术、异形截面纤维、纳米防护膜材料、相变微胶囊技术等。认为:改善医用一次性防护服的热湿舒适性涉及多学科领域,应寻找高性价比的改进方法和简单易行的生产工艺;同时,应在保证医用一次性防护服防护隔离性的前提下,提高其热湿舒适性。     

相变材料的复合及其调温纺织品

为了进一步拓宽相变材料的应用范围和使用价值,开发具有调温性能的新型智能纺织品,研究了2种相变材料的复合及其热性能,将理论计算与实际测试相比较,筛选出复合物的最佳配比。采用涂层法将复合相变材料用于调温纺织品的研发。详细探讨了涂层量、焙烘温度以及水洗过程等因素对织物调温性能的影响;对处理后织物的热性能进行了测试。研究表明,处理后织物具有较理想的相变温度和较高的相变焓,调温效果良好。     

相变材料在消防服中的应用及可行性分析

火灾作业环境下,应用于消防服系统的相变材料对高温环境温度突变具有一定的缓冲、抑制作用。本文回顾评价了国内外相变材料应用于消防服研究的现状,分别从降低热应力、提高热舒适性能及抑制温度突变、提高消防服整体热防护性能两个方面的应用进行综述分析;并对火灾环境下使用的有机石蜡类相变材料的封装方法与阻燃处理进行了总结性分析探讨。基于上述应用情况总结,论文最后出对相变材料抑制消防服内温度突变可行性的分析,并思考了将来相变材料应用于消防服装备的研究发展趋势。     

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。     

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。     

低辐射热暴露下消防服热防护性能测评方法研究进展

为全面准确地评价低辐射热暴露下消防服的热防护性能,分析了现阶段的实验室测评方法和数值模拟方法。基于消防服内传热机制的研究,阐述了消防服内干态传热模型和热湿耦合传递模型的研究现状,总结了热防护性能的影响因素;分析了现阶段低辐射热暴露下织物和服装热防护性能测评方法,分别从测试方法的差异因素和局限2个角度阐述不同实验方法及实验装置对热防护性能预测的影响;总结了目前数值模拟在消防服热湿传递机理研究方面的应用;最后指出在未来的研究中,应全面准确模拟真实的低辐射热暴露环境,提高消防服热防护性能测评的准确性。     

消防服衣下空气层的作用与测定方法研究进展

为探究消防服衣下空气层对消防服热防护性能的影响,从衣下空气层的厚度与位置、影响因素以及测量方法 3个方面综述了消防服衣下空气层研究的发展过程及最新进展,分析了现有研究中存在的问题。研究表明:衣下空气层的厚度和位置影响衣下热传递机制,从而影响消防服的热防护性能;织物的硬挺度和悬垂性、服装的合体度以及人体动作影响消防服衣下空气层的分布;目前主要使用三维人体扫描技术获取燃烧假人裸体及着装状态下的三维图像,使用图像处理软件计算衣下空气层厚度。基于当前消防服衣下空气层的研究现状认为,未来研究需深入分析衣下空气层的作用机制,建立多层消防服衣下空气层的测量方法,提高衣下空气层的测量精度。     

Application of shape memory materials in protective clothing: a review

The development of environmental responsive and self-adjustable structure is very important for improving protective performance of protective clothing, and thus decreases burn injury chance of firefighters and emergency rescuers. Shape memory material (SMM) can be incorporated into clothing system to provide necessary thermal protection when threaten occurs. It will produce stable air gap when SMM is actuated, therefore reduces heat transfer to human body. Under normal conditions, the SMM is flat that doesn’t affect wearer’s motion ability and wearing appearance. This article overviewed and summarized the international state-of-the-art research status on the application of SMM in both thermal and cold protective clothing. The key issues in this area were discussed. Based on the above analysis, the specific direction for the application of SMM in protective clothing in the future was highlighted in terms of air gap size, heat exposure, protective clothing factors, quantity and distribution of SMM, etc. And the development trend in protective clothing incorporated with SMM was proposed from the perspective of human-clothing-environment system.     

数值模拟在热防护服装性能测评中的应用

对热防护服装性能合理的评价在公共安全领域具有重要意义。数值模拟成为继试验研究之后相关领域的重要研究手段。从模型的建立及验证2方面出发,主要对传热模型、皮肤烧伤预测模型和火场环境仿真等相关研究进行回顾,并对典型模型的发展过程、特点和不足进行归纳。根据相关技术的发展,预测了热防护服装数值模拟的发展趋势。未来将在完善热湿传递模型的基础上,发展全尺度的数值模拟,并结合人体热调节等模型对防护服进行多方位的评价。通过在优化热防护服装方面的应用,充分体现数值模拟研究的实用价值。     

热防护服装热湿传递模型研究及发展趋势

 合理地评价热防护服装的热防护性能对减少消防员的皮肤烧伤具有重要的意义。本文主要回顾并评价了热防护服装的热湿传递模型国内外的研究现状,包括皮肤传热模型及其烧伤评价模型、单层或多层面料的一维和二维热湿传递以及整体服装的三维热湿传递模型等,并比较分析了这些模型的应用缺陷,预测了热防护服装热湿传递模型研究未来的发展趋势。热湿传递模型的研究不仅可以为热防护服装的使用提供科学的理论指导以减少皮肤烧伤或蒸汽烧伤,而且能够进一步推动服装热防护性能测试技术的发展,满足我国“安全发展”和“公共安全防治”的技术需要。     

气凝胶材料在消防服中的应用研究进展

为了促进气凝胶材料在消防服领域的应用,提升消防服的综合服用性能,从而推动新型消防服的开发,评估了近年来气凝胶材料应用于消防服的优缺点。分析了气凝胶材料的热学性能,包括隔热性能和热稳定性;从作为涂层材料和直接嵌入多层织物系统2个方面,综述了其在消防服中的应用及研究现状,分析了气凝胶型消防服热防护性能和热湿舒适性能的优劣。最后归纳了气凝胶材料在应用过程中存在的问题,并展望了其未来的应用方向,指出热防护与热舒适的平衡、气凝胶力学性能和热稳定性的提升、气凝胶复合材料的开发与应用有望成为今后的研究趋势。