纬编电热针织物设计和性能评价

为了探究金属长丝作为电加热元件在纬编电热针织物中的应用,通过赛络菲尔纺工艺开发了棉/铜镁合金和棉/不锈钢复合导电纱,并与碳纤维进行比较,采用罗纹空气层加衬纬组织制作了电加热元件并联的3种电热织物,并对导电纱和纬编织物电热性能进行实测及数据拟合。结果显示：复合导电纱达到导电纱A类产品要求;在12 V电压时,棉/铜镁合金导电纱表面温度最高可达40.9℃;金属复合导电纱电热织物升温和时间、电压有关,电热织物的表面平衡温度与输入功率呈线性关系,温度达45℃以上时,电热织物电阻变化率低于2%,热稳定性好;相同条件下,棉/铜镁合金织物升温速度最快,输入功率最大,在4 V电压下最高温度达49.8℃;采用赛络菲尔复合导电纱开发罗纹空气层加衬纬的纬编电加热织物具有一定的可行性。     

温敏变色型电热织物的制备与性能

为开发温敏变色型电热织物,以温敏变色纱/不锈钢纤维导电纱做纬纱,采用3种不锈钢纱嵌织方式分别制备平纹、斜纹和缎纹梭织物,测试织物的电阻及电热性能。实验结果表明：织物的电阻为平纹>斜纹>缎纹。在电压值和加热时间相同时,平纹织物表面平衡温度最低,缎纹织物温度最高;在织物组织相同时,纬纱中不锈钢导电纱占比越大,织物升温速度越快。纬纱为全不锈钢纱的缎纹织物在电压5 V、通电6 min时,温度达到72.8℃;纬纱为嵌织2根不锈钢纱间隔2根温敏变色纱的缎纹织物在电压5 V、通电6 min时,温度可达到50.4℃,也具有较好的电加热效果。温敏变色型电热织物的颜色随温度升高而发生变化,具有温度指示功能。     

镀银纱线针织加热织物的研发及其电热性能

为研究镀银纱线及其针织加热织物的电热性能,选择630、900、1 260 tex 3种线密度的镀银纱线,测试了纱线的最大负载电流、电阻和电热温升性能;织造成满针1+1罗纹、1+1罗纹两种组织结构的针织加热织物,测试织物的电热稳定性和电热温升性能。结果显示:纱线和织物的电阻随线密度增加而减小;通电后,织物的电阻变化率较小,纱线和针织加热织物的表面平衡温度与输入功率线性正相关; 1+1罗纹组织针织加热织物比满针1+1组织的热稳定性好;电压为2.5 V时,通电加热240 s后,630、900、1 260 tex罗纹组织针织加热织物表面平衡温度可达44.1℃、49.2℃和51.0℃。镀银纱线针织加热织物在低压下可快速升温,认为可以选择1+1罗纹针织加热织物制作电加热服装,并且可以通过调节输入功率控制加热温度。     

电加热针织产品的设计模式及性能评价

在分析电加热针织产品相关研究的基础上,从设计原则、功能设计、外观设计、工艺设计4方面提出电加热针织产品设计模式和技术路径。对比分析导电纤维纱线、针织织物、针织产品电热性能的评价方法和表征指标,探讨其共同点和差异性,分析利用导电纤维纱线制备电加热针织产品电热性能的影响因素。探讨电加热针织产品发展趋势,在未来研究中应着力于实现电加热针织产品智能控温功能,并结合人体生理学等其他学科深化对不同个体所需温度进行研究,加快电加热针织产品电热性能评价标准的建立。     

还原氧化石墨烯涂层织物的电加热性能

为研究可穿戴织物的电加热性能以及水洗对其性能的影响,通过简单安全可大规模产业化的无转移液相浸涂沉积法在涤纶针织物上沉积并原位还原,制备了还原氧化石墨烯(RGO)涂层织物加热器。借助扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱仪对制备的RGO涂层涤纶织物进行表观形态与化学结构分析,同时研究了RGO涂层涤纶织物的导电、力学、电加热性能。结果表明:RGO涂层涤纶织物的电导率为430.9 mS/cm,在10 V电压下可达到65.58 ℃的稳定温度,最大升温速率为3.41 ℃/s;经过2次水洗循环后,在10 V的电压下,RGO涂层涤纶织物可达到43 ℃。本文研究表明,RGO涂层涤纶织物具有优异的电热性能,在医用电热、运动康复等领域具有良好的应用潜力。     

石墨烯电加热服装的服用性能研究

石墨烯纤维在力学、电学、热学方面的优异性能,使其在导电纤维、电加热服装等方面有着广阔的发展前景。研究了石墨烯电加热服装的电热性能和热舒适性能,对石墨烯发热织物的热稳定性能、功率密度、升温速度、发热均匀度等电热性能进行了测试,并利用暖体假人测试了服装的保暖性能。通过与碳纤维发热织物比较得出:石墨烯发热织物具有良好的热稳定性,且功率密度高、升温速度快、发热均匀性好。环境温度为5℃和-5℃时,石墨烯电加热服装的加热效率显著大于碳纤维加热服装,发热保暖效果优异;在低温-5℃环境下,石墨烯电加热组合服装仍能满足人体热舒适性的需求。     

复合材料用三维机织物成型性的研究进展

用于承力的异型复合材料结构件的纤维增强体逐渐由二维铺层结构发展到整体性好的三维织物,为深入研究这类机织物的近净成形技术,介绍了三维机织物在复合模具作用下成型为异型结构件的机制。基于二维机织物成型性的4种性能评价方法,即织物的剪切性能、悬垂性、半球成型性和弯曲成型性,分析了机织物在形成三维曲面过程中发生的受力和变形情况。从评价三维机织物成型性的角度,对比分析了4种性能评价的原理和应用范围,指出了各自的片面性,以期为今后建立三维机织物近净成形的成型性评价方法提供参考。     

电热织物系统热传递模拟及其参数设计

为保证电加热服装的舒适性与安全性,并为其优化设计提供参考,通过Comsol软件建立了包含皮肤层的电热织物系统传热模型,考虑了热传导、热对流、热辐射3种传热方式,进行了多物理场耦合模拟。将模拟的瞬态结果与实验数据进行对比发现,二者随时间变化的温度曲线相近,且实时温度和最终温度相对误差均低于4%,说明模拟值与实验值之间具有良好的吻合性。通过该数值模型进行了稳态的参数化研究,拟合了皮肤温度与环境温度、风速、发热片加热温度、服装内外层热阻之间的线性关系,建立了皮肤温度预测模型,并应用模型设计电加热服装的相关参数。本文研究结果可为特定使用环境下电加热片的设计与选择提供理论参考。     

炭化三维间隔棉织物的制备及其电加热性能

为开发一种结构稳定可应用于压阻传感和电加热的功能型纺织品,研制出一种机织三维间隔织物基体,通过在惰性气体高温环境制备炭化三维间隔棉织物,应用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱和拉曼光谱对制备炭化棉织物纤维结构进行表征,研究其电加热性能。结果表明：炭化三维间隔棉织物具有很好的导电性,可视为均匀的电阻介质,且电阻变化率随着织物炭化温度升高呈指数降低;在较低炭化温度情况下电阻变化率较大,随着炭化温度升高,电阻变化率逐步降低。通过对织物升温效果与加热性能分析可知,织物在低于62.4℃时,其理论加热效率与升温温度呈等比关系,可应用于温度精准可控的电加热织物。     

电加热服结构及其性能评价方法

电加热服是目前应用较多且技术比较成熟的一种智能加热服装。本文阐述了电加热服的主要结构:发热系统、温度监测系统、电源、用户界面;从面料电热性能测试、服装热防护性能测试、服装舒适性能测试3个方面综述了电加热服的性能评价方法;最后针对电加热服在结构和性能评价方面的不足,展望了电加热服的发展趋势。     

耐磨电热功能石墨烯复合织物的制备

耐磨性能对电热织物来说至关重要。采用电喷涂方式,按照水溶性聚氨酯-石墨烯/水溶性聚氨酯-水溶性聚氨酯的顺序,制备了一种具有三明治结构的耐磨电热复合织物,通过SEM和AFM分析涂层在织物表面的形貌结构及涂覆情况,对复合织物的电热性能和耐磨性能进行了测试。结果表明:通过电喷涂技术,石墨烯纳米片层成功地接枝到棉织物表面;三明治结构的构建使石墨烯片层接枝更牢固,有效地增强了织物的耐磨性;当外层水溶性聚氨酯的喷涂层数为10层,经过2 500次耐磨循环后,织物的导电性没有明显的降低,并且纤维损伤不明显。三明治结构成功地将聚氨酯接技到棉纤维表面,有效地提高了复合织物的耐磨性。     

电加热服饰加热性能的评价研究

为客观评价电加热服饰的加热性能，从市场上选择6款具有代表性的电加热服饰进行测试。采用红外热成像法和热电偶法对其电加热元件进行测试，以获得电加热元件的电路图、最高温度、温度变异系数及温差作为评价加热性能的指标，并根据服饰的日常洗涤要求，对试样进行水洗测试。结果表明：6款电加热服饰的加热电路设计试样主要采用了并联电路或含交叉电极的复杂电路；最高温度结果显示，有2款试样的最高温度大于50℃,超出标准限值；表面温度均匀性结果显示，6款试样的温度变异系数均小于10%,最大温差为7.5℃,最小温差为1.4℃,其中电加热织物的表面温度均匀性优于其他试样；以柔性织物为基底的电加热元件经过20次水洗测试后，织物外观无损，且能进行加热工作，具有较好的耐水洗性能。文章针对试验中产品出现的质量问题，提出了对应的改进建议，可为电加热服饰的研发和品质评价提供参考。     

不锈钢纱线电热织物的制备及其性能

为开发新型主动发热式电热织物,以不锈钢纱线作为发热丝,采用在十字绣基布上刺绣发热丝的方法制备8种不同结构的电热元件,并确定其中发热性能最优的电路连接方式;以纬长10 cm、往复排列5纬、共50 cm为1个单元,并联4个单元(简称“并联5-4电路”),制备了8种电热机织织物,评价了织物层数、织物组织、不锈钢纱线线密度对织物表面温度的影响。结果表明：所设计的电路连接方式中,并联5-4电路发热性能最优;通电20 min时,不锈钢纱线线密度为283.4 tex的单层平纹、双层平纹、三层平纹电热织物中,双层平纹电热织物表面温度最高(56.2℃);不锈钢纱线线密度为471.0 tex的三层平纹、三层2上1下斜纹和三层3上1下斜纹电热织物中,三层3上1下斜纹织物表面温度最高(58.5℃);不锈钢纱线线密度为283.4、471.0、745.7 tex的3种单层平纹织物中,745.7 tex不锈钢纱线制得的电热织物表面温度最高(60.9℃),不锈钢纱线线密度越大,对应织物表面温度越高,说明设计的电热织物能够起到主动发热效果,可作为电热织物开发的重要参考依据。     

镀银纱线电热针织物的开发及性能评价

为开发保暖服用电加热针织物,使用镀银纱线织造了6款不同组织、不同镀银纱线含量的加热织物。基于电加热模块及红外线温度采集系统,对6款织物进行了电热性能实验,选取其中热稳定性最好、产热量最多的一款织物进行服装模拟发热实验。实验结果显示：常温下,双罗纹组织织物的电阻值比纬平针组织低,且电阻热稳定性更好;镀银纱线含量越高电阻值越低;通电时双罗纹组织织物表面温度分布更均匀且其中镀银长丝和涤纶短纤喂入比为3：7的试样升温最明显,在6V 电压下,以该试样为发热元件的服装面料系统表面可获得35℃的加热温度,足以起到发热保暖效果且能保证人体热舒适性。     

锯齿形三维机织间隔复合材料的弯曲性能

为解决层合间隔复合材料易开裂和整体性差的问题,采用绿色环保的玄武岩低捻长丝作为经、纬纱,合理设计经向截面图和组织图,并在普通织机上织造3种不同间隔高度的锯齿形三维机织间隔织物。以所织得的锯齿形三维机织间隔织物作为增强材料,环氧乙烯基树脂作为基体,利用真空辅助成型工艺,制备锯齿形三维机织间隔复合材料,同时对三维机织间隔复合材料进行三点弯曲性能测试,得到弯曲载荷-位移曲线、能量吸收图和破坏模式。结果表明:复合材料的纬向是主要承力方向;组织循环个数越多的材料表现出更好的弯曲性能;在一定间隔高度范围内,间隔高度越高的锯齿形三维机织间隔织物承受的弯曲载荷和吸收的能量也越高;锯齿形三维机织间隔复合材料的破坏模式是材料上表层受压,下表层受拉,而连接层受压;在作用力下材料只是出现明显的变形,但并未出现材料整体的破坏。     

电热膜制造中的丝网印刷

电热材料除传统的诸如镍铬合金(合金丝和由该丝织成的金属布)外,新的电热陶瓷和导电性高分子复合物体系已开始普及应用。这种电热材料的核心是一层薄薄的导电涂膜。将该膜做成一定的电阻,应用丝网印刷或涂布的方法将其印刷或喷涂附着在适宜的基材上,连接膜上的电极并通入低电压电流时,热量立刻从膜内释放出来。这种电热材料加工方便、无污染、安全性好、电热转换效率高、耗电少、节能显著,是一种比较理想的电热材料,已在众多领域中广泛应用。电热膜的主要特点电热膜是一种通电后能发热的半透明聚酯薄膜,可导电的特制油墨、金属截流条经印刷,…     

经纬纱干湿纺纱方式对亚麻平纹织物性能的影响

为了探讨经纬纱的干、湿纺纱方式及其不同组合对亚麻平纹织物性能的影响，对比4种干纺转杯纺或湿纺环锭纺亚麻纱作为经纬纱的纯亚麻平纹织物的服用性能、触觉风格、舒适性的差异。结果表明：在织物力学性能方面，4种织物强力均较大，其中经纬纱均为亚麻湿纺纱的织物力学性能最好；在织物保形性和舒适性方面，干纺、湿纺纱交织的织物较优；在触觉方面，经纱为干纺纱、纬纱为湿纺纱的织物的表面最光滑。文章从纯亚麻干纺纱与湿纺纱交织角度出发，对改善纯亚麻平纹织物的服用性能和穿着舒适性进行研究，为生产性能更优异的纯亚麻织物提供了一种思路。     

电加热鞋帮二维瞬态传热模型及其实验验证

为研究电加热元件的调温机制及其对足部热舒适的影响,基于有限体积法建立了电加热鞋帮二维传热模型,考虑了多孔介质织物传热以及加热区与非加热区的二维传热特性。通过冷暴露环境下电加热鞋帮织物的调温性能测试,验证了电加热鞋帮二维传热模型,并与一维模型进行了对比分析。结果表明：二维模型对于皮肤温度的预测偏差控制在2.59%～13.74%之间,随着鞋帮织物保暖性的改善,能够更准确地预测皮肤温度的变化;相比一维模型,二维模型能够更加科学地模拟电加热元件的调温规律,加热片温度在初始升温阶段的预测偏差减小了2.99%～25.09%。电加热鞋帮二维传热模型可更加准确地表征其调温机制,对丰富电加热元件二维传热理论、指导电加热元件的参数化设计具有重要意义。     

丝网印刷还原氧化石墨烯改性蚕丝织物的导电与电热性能

为探究组织结构与丝网印刷次数对蚕丝织物导电性、耐水洗性以及电热性能的影响,设计缎纹组织、斜纹组织、重纬组织3种结构,通过丝网印刷工艺制备氧化石墨烯(GO)改性蚕丝织物,经过原位还原制得还原氧化石墨烯(RGO)改性导电蚕丝织物。借助扫描电子显微镜和X射线衍射仪对RGO改性蚕丝织物进行表观形态观察与晶体结构表征,分析了RGO改性蚕丝织物的导电性、耐水洗性和电热性能。结果表明：随着丝网印刷次数的增加,织物的电阻率逐渐减小;相同丝网印刷次数下电阻率最小的为RGO改性重纬蚕丝织物,经9次水洗后,丝网印刷5次所得RGO改性缎纹、斜纹、重纬蚕丝织物的电阻率分别增大了0.710、0.472、0.308 kΩ·cm;相比RGO改性斜纹和重纬蚕丝织物,RGO改性缎纹蚕丝织物具有较好的电热性能,在0.025 A的恒定电流下以10℃/s的升温速率达到96℃的饱和温度。通过丝网印刷工艺制备的RGO改性蚕丝织物在智能可穿戴纺织品领域具有良好应用潜力。     

电加热服装服用性能研究进展

电加热服装作为功能服装中发展较早、市场化进程较快的一种服装,其服用性能近年来越来越受到关注.现主要介绍电加热服装在电热性能、保暖性能、舒适性能、安全性能、洗护性能和耐用性能几个方面的研究进展,并指出有必要对电加热服装的舒适性能、安全性能等服用性能进行深入细致的研究.