涂碳纤维导电针织物的结构设计及其传感性能

为开发传感性能稳定且能满足人体穿着舒适性的织物型传感器,选择柔性涂碳导电复合丝,采用纬平和1+1罗纹针织结构制造了织物传感器的雏形。通过对导电针织物样本的反复拉伸,寻找织物电阻的变化与织物拉伸形变之间的关系,并分析导电针织物的导电和传感性能。结果表明:在拉伸力作用下,随着伸长率的增加,涂碳纤维导电针织物的电阻逐渐减小,电阻变化近似于开口向上的抛物线左侧曲线;4种导电针织物中,灵敏度最高为1.52,纬平结构针织物的灵敏度高于1+1罗纹织物,并股纱线针织物比加捻纱线针织物灵敏度高;1+1罗纹组织织物的稳定性与应力松弛特性优于纬平组织织物。     

导电针织面料在微小压力下的压阻性能研究

碳系导电复合材料涂覆到针织面料后形成的导电针织面料具有明显的压阻性能,可以用作柔性压力或应变传感器的灵敏元件,本文研究了该导电针织面料在受到较小压力时的压阻性能,并探讨了不同的结构和测试条件对其压阻性能的影响。结果表明:在0~3 kPa的压力范围内该导电针织面料的压力与电阻关系呈现非常好的线性关系,且在重复测试时具有良好的重复性;改变针织面料表面的涂层,压力测量能在更宽的范围内调整。该面料可以用于智能服装、柔性人台等的压力测量。     

棉/不锈钢丝包芯纱针织电路制备及其导电稳定性能

为提高金属丝作为电路用导线的柔性及导电稳定性,将赛络纺技术与针织技术结合,制备了基于针织结构的柔性电路。通过探究不同纺纱参数及针织工艺的影响,对纱线强度、包覆性、柔性针织电路的电学与力学性能及导电稳定性进行了表征和分析。结果表明：以不锈钢丝为导电芯层、棉为绝缘外层制成的导电包芯纱,纱线强力与纱线细度呈正相关,强力相较于裸不锈钢丝可提升2倍,且编织性能优异;在针织电路中添加弹性锦纶/氨纶包覆纱以增强其在二维及三维平面的弹性回复性,证明所制备的针织电路均具有良好的导电稳定性;当三维曲面平均应变达到150%时,针织电路电阻变化率低于0.38%,且在20%应变下纵向循环拉伸5 000个周期,电阻变化率低于0.61%。通过导电包芯纱所制备的柔性针织电路可同时具备良好的拉伸回复性及导电稳定性,为全柔性智能可穿戴传感网络的建立提供了新思路。     

纬编针织柔性传感器结构及其导电性能

为探讨纬编针织柔性传感器结构及其导电性能,通过将镀银纤维、不锈钢微丝、铜纤维、铜丝等5种导电纤维与粘胶及弹力锦纶/氨纶包芯纱在电脑横机上混织,用以制备纬编针织柔性传感器,并对所织柔性传感器进行不同纵行不同横列的导电性能测试。结果表明,所选导电纤维（金属丝）具有一定的可编织性;根据柔性传感器局部电阻实测数据,其规律与文献建立的电阻六角模型计算较为吻合,且同时适用于5种导电纤维试样,能更好的进行柔性传感器的理论分析;从而开发价格合理,性能优异的针织柔性传感器。     

针织间隔导电织物的压力电阻传感性能

为了研究针织间隔导电织物的压阻传感性能,将镀银锦纶与锦纶/氨纶包覆纱在无缝成型内衣机上进行编织,制备了3种纬编导电织物,将其与经编间隔织物结合,测试并得到了电阻随应变的变化规律,分析了导电区域面积及压缩方式对电阻-应变传感性能的影响。结果显示:压缩面呈平面时,压缩过程分为电阻随应变的增加先缓慢减小、再急速下降两个阶段;曲面压缩时,压缩过程分为电阻微弱减小、缓慢上升、急剧下降三个阶段,其中曲面压缩阶段Ⅲ和平面压缩阶段Ⅱ均具有较好的线性度和灵敏度,且前者灵敏度优于后者;当传感面积为35 mm×35 mm,且从织物横列方向进行曲面压缩电阻的测量时,传感器的综合传感性能最佳。     

针织应力传感器的研究与应用进展

针织应力传感器是一种具有导电性能的纺织材料,作为服装面料时可随人体运动产生显著变形,将织物变形转换为电信号,利用针织应力传感器制备的服装可用于人体日常无感监测。文章从针织应力传感器的传感机理、制备方式及传感性能方面综述了针织柔性传感器的研究现状,从导电纱线、力学模型与性能参数设计方面探讨了当前针织应力传感器存在的主要问题,并阐述了针织应力传感器在人体生理信号监测及运动方面的应用,通过前期的研究对未来针织应力传感器的发展趋势进行了预测。     

聚苯胺涂层经编织物的应变传感性能及其在呼吸监测中的应用

为制备呼吸监测智能服装用针织结构柔性传感器,首先通过等离子体对双经平结构的涤纶经编织物进行预处理,然后利用原位聚合法进行导电处理,分析了导电经编织物的微观结构与导电性能、应变-电阻传感性能,并探讨了其在呼吸监测智能内衣中的应用。结果表明：原位聚合法导电处理可赋予涤纶经编织物良好的导电性能,织物的电阻率较未处理时降低了约11个数量级;导电经编织物具有良好的应变-电阻传感性能,往复拉伸后电阻变化保持稳定,在6%和10%的应变条件下,其敏感因子分别为6和4左右;导电经编织物传感器具备良好的人体呼吸监测能力,不仅能记录呼吸的发生,还可监测呼吸的频率及强度。     

组织结构和密度对导电针织物传感性能的影响

为提高导电针织物的传感性能,以涤纶/石墨烯导电复合纱线为导电材料,选择纬平针和1+1罗纹2种织物结构,分别采用3种密度,在电脑横机上编织了6种导电针织物。通过重复拉伸实验,测得织物的电阻—应变关系,分析了组织结构和密度对织物传感性能的影响。结果表明：纬平针织物的电阻随应变的增加先增大后减小,并在5%～25%的应变范围内近似呈线性关系;罗纹织物的电阻随应变先快速增大后趋于稳定,在3%～24%的应变范围内近似呈指数增长关系;罗纹织物的灵敏度、稳定性优于纬平针织物。导电针织物的灵敏度随着密度的增大而增大;但密度过大或过小会降低织物的稳定性;纬平针的重复性随着密度的减小而增大,罗纹的重复性随着密度的减小而减小。     

基于原位冷冻界面聚合法的纱线传感器制备及其应变传感性能

为解决传统传感器柔性差、制备成本高等问题,以涤纶包氨纶纱为基材,通过聚多巴胺修饰和聚吡咯的原位冷冻界面聚合制备了具有快速响应、稳定的电力学性能和循环耐用传感性能的柔性纱线应变传感器。利用扫描电子显微镜、X射线能谱分析仪、傅里叶红外光谱仪对导电纱的微观形貌和化学结构进行表征,探究了不同拉伸应变下导电纱的电阻变化性能。结果显示：在吡咯单体与三氯化铁的量比为1的最佳配比下,在不同的拉伸范围、拉伸速度下,纱线传感器电阻变化稳定,拉伸形变小于6%时,灵敏度达4.039;在10%应变下,响应时间为166.67 ms;此外,纱线循环拉伸1 000次后仍具有优异的稳定性。导电纱可通过编织、针织或刺绣等方式与织物相结合,实时监测人体关节活动,广泛应用于人体运动识别和远程医疗服务等领域。     

手臂监测传感器的设计与验证

文章将人体手臂分为3个区域测试不同角度下每个区域的伸长率,确定了手臂皮肤伸长变化规律最显著的区域为II,理想状态下假设服装伸长与皮肤伸长同步,所以选择在第II区域即肘关节处设计传感器。制备了6种不同组织结构,不同横列数和相同纵行数的导电织物,测试了6种织物在纵向拉伸条件下的电阻变化,得到了导电织物的电阻随应变的变化规律,分析了组织结构和横列数不同对导电织物应变-电阻传感性能的影响,结果表明:导电织物选择采用横列数250纵行数80的2+2假罗纹结构,其线性拟合度和灵敏度最好。通过手臂弯曲实验验证了该针织柔性传感器及其测试系统的可行性。     

光纤布拉格光栅脉搏传感织物的设计

为在服装中实现人体脉搏监测的功能,提出了将光纤布拉格光栅作为脉搏传感器的方法,并以针织复合组织为基础,采用空气层与其他组织相结合的织物结构,制作脉搏传感织物。该织物采用棉纱在Stoll CMS-320型电脑横机上进行编织,并利用针织物延伸性好以及回弹性好的优点,将光纤布拉格光栅传感器植入到织物的空气层中。为验证脉搏传感织物的检测效果,使用红外脉搏传感器与该脉搏传感织物同时进行脉搏检测,实验结果表明,该脉搏传感织物可以低失真度的检测到脉搏波,可以实现光纤布拉格光栅传感器的封装,同时也可以更换传感器,满足服装洗涤要求,且不影响穿着舒适性。     

横编全成形袜子工艺设计与编织原理

针对传统袜子下机需套口缝合、生产成本高的问题,采用双针床电脑横机及SDS-ONE APPEX3设计系统,从花型设计、工艺参数以及编织工艺3方面对全成形袜子进行研究。根据袜头成形结构不同,提出普通包趾袜、五趾袜、内五趾袜的全成形袜子分类方法,分别探讨了全成形袜子各部段的编织工艺,其中对3种袜头编织工艺进行重点探讨。研究表明:袜头采用局部编织工艺实现圆弧状和内五指袜趾间隔片编织;在袜脚、袜筒编织过程,通过收放针工艺实现圆筒的横向尺寸变化;袜跟在引返编织同时进行收放针,以形成梯形袋状结构;袜口采用罗纹组织并插入弹性纱以防穿着时下滑,并采用平收工艺对袜口进行最后处理。     

棉/Ti3C2导电纱制备及其电容式压力传感器的性能

为了探究类石墨烯二维结构材料(MXene)与天然纤维的结合效果,及其所得导电纱线在柔性电容式传感器中的应用情况,以一种新型二维过渡金属碳化物Ti₃C₂为导电材料、以棉纱为基体纤维,实现了导电纱线的连续化制备;然后以此导电纱线为电极、以横编间隔织物为介电层,设计了一款电容式压力传感器。研究了处理时间对纱线微观形貌、结合效果以及导电性能的影响;分析了该压力传感器的力学性能与电容特性。实验结果表明:随着处理时间的延长,Ti₃C₂材料与棉纱复合得到的纱线电导率可达0.872 S/cm;制备的传感器压缩回复性好、电容特性显著,灵敏度最高达到0.028 kPa^-1,能在150 ms内对压力快速响应,200次压缩循环中展现了良好的耐久性与稳定性。     

麻纤维在时尚针织产品开发中的应用

从针织产品在健康抑菌、休闲自然、绿色生态、时尚创新设计等方面的应用角度,阐述麻纤维在时尚针织产品中的应用情况,并以多款创新产品开发为例进行阐述,包括针织用汉麻纱线的开发,天然汉麻抑菌内裤的开发,功能性汉麻、棉、莱赛尔针织衫产品的开发,警用汉麻时尚袜子的开发等。麻纤维在健康抑菌、舒适柔软针织新产品开发中的应用前景良好,为未来麻纤维产品的开发提供参考。     

段染纱横编袜子花纹形成方法

为给段染纱横编袜子的花纹设计提供理论参考,分析了筒形织物的横机圆周编织方式,以及段染纱在筒形织物中色段的分布规律,并用圆柱螺旋线来模拟其分布规律。借助MatLab模拟出既定段染纱筒形织物的花纹,模拟花纹与织物实样花纹有良好的一致性,同时给出段染纱横编袜子花纹形成的几种方法。研究结果表明:段染纱的色段分布规律结合筒形织物的圆周编织方式,可形成多样的花纹,花纹形状可由圆筒一周的用纱长度与色段循环长度的比例关系确定;用MatLab圆柱螺旋线程序可方便地模拟出花纹;生产中可通过改变线圈长度设计横编袜子花纹,也可根据设计的花纹选择段染纱。     

经编导电织物弹性对传感性能的影响

为探讨经编导电织物弹性与传感性能的关系,将镀银基锦纶纱线作为导电纱线分别与氨纶包覆纱线和氨纶裸丝在特里科经编机上交织,制备了具有不同弹性的3种经编导电织物。测试了3种织物在一定拉伸范围内的应力大小与电阻变化,并根据实验数据计算出弹性性能和静态评价指标,得出弹性与传感性能的关系。结果表明:弹性导电织物的电阻随应变呈线性变化,原料越粗则电阻变化的速度越快;弹性模量随着织物弹力的增大而减小,弹性伸长与织物弹力的大小成正相关;在中小应变范围内,弹性模量越低、弹性伸长越大的导电织物传感性能越优。     

A single-layer stitched electrotextile as flexible pressure mapping sensor

In this paper, a stitched fabric for decoding the pressure distribution information by means of resistive sensing is introduced. The proposed fabric-structured sensor is constructed by a distributed resistive array of two orthogonally contacted electrical conductive yarns system, which needs not any external sensing elements to be attached on the fabric. The conductive yarns served as the sensing and wiring elements simultaneously, which in turn simplify the fabrication process and decrease the cost, make the production of large area flexible pressure sensor possible. The topology of the sensing elements distributed on the fabric can be set by stitching the conductive yarn on the substrate fabric by sewing or embroidery machine. The location and pressure applied on the fabric can be obtained by detecting the position where the change of the resistances occurs between two embroidered yarns system. Meanwhile, the magnitude of the pressure can be acquired by measuring the variations of the resistance under pressure. Coating is applied on the contact points of the two yarns system to increase the sensitivity and stability. It is found from the experimental results that the sensitivity and stability are improved dramatically after coating. The resistance vs. pressure exhibits a nonlinear “two stages” mode and the contacting resistance is unstable at small pressure region. The electronics system that picks up the signal of the resistance matrix is also introduced. Flexible, robust, light weight, and breathable provide the sensor advantages to be used as wearable sensors. Meanwhile, easy fabrication and low costs make large area sensing such as sensing carpet possible.     

纤维组分与针织组织对针织物悬垂性的影响

悬垂性对针织物的外观及内在性能都有重要影响,而不同纤维组分纱线和不同组织的针织物悬垂性能也有很大区别。选用相同支数的纯羊毛纱、纯腈纶纱、羊毛/腈纶70/30纱3种典型的针织纱和纬平针组织、1+1罗纹组织、2+2罗纹组织3种常规的针织组织,利用正交试验法分析纤维组分与针织组织对针织物悬垂性能的影响。研究结果表明:混纺比例不同的纱线品种对针织物的悬垂性有一定影响,针织组织对针织物悬垂性的影响特别显著,因此在设计针织服装时应该有针对性地选用不同组分的针织纱和针织组织,以实现理想效果。     

咖啡炭纤维纬编面料的开发及其性能

咖啡炭纤维是一类兼具抗菌、保暖、导湿等优质性能的新型功能性纤维,可以根据不同性能要求变换组织设计不同用途的纬编面料。为探究咖啡炭纤维纬编面料的各项性能,利用振荡烧瓶、平板保温仪测试、透气仪测试等方法,对面料的抗菌性、保暖性、透气性等进行测试,并且与锦纶织物进行对比。测试结果表明,咖啡炭纤维的内部微孔效应使得其纬编面料具有较好的抗菌性、保暖性及导湿性能,此外还具有很好的透气性,为日后咖啡炭纤维纬编面料的生产提供参考依据。