皮肤冷暖感及瞬态导热间关系的理论分析

导论人体皮肤在接触其它物体时产生的冷暖感主要与皮肤及其所接触物体间的传热量有关。为了把冷暖感与物体的物性参数联系起来,必须弄清楚该传热量与人体冷暖感间的关系,同时需要对人体皮肤与接触物体间的瞬态传热过程进行理论分析。该分析对利用     

织物结构和性能对接触冷暖感的影响

为研发不同冷暖感织物,选取25种常见织物为研究对象,采用KES-F7接触冷暖感测试仪测试织物的最大瞬态热流量。从织物组织、织物厚度等结构参数,织物导热系数及表面摩擦性能等方面分析其影响因素。研究结果表明:纤维成分相同、纱线线密度相近时,绉组织织物比平纹组织织物和斜纹组织织物的接触暖感好;织物导热系数与接触冷暖感呈显著正相关关系;增加织物表面粗糙度、表面蓬松度及厚度有利于提高皮肤与织物的接触暖感;增加织物表面滑爽度、平整度及减小织物厚度有利于提高织物接触冷感。     

织物接触冷暖感的数值分析

为了分析织物接触冷暖感机理,针对指尖-织物接触的物理过程建立了三维有限元模型,并结合手指的冷暖感模型,建立了织物接触冷暖感数值模型。试验表明,模型能够计算出织物接触冷暖感的变化趋势,并且模拟值接近试验测试结果与主观感受。最后采用模型分别对织物温度、导热系数、比热和厚度4种因素进行计算。结果表明,织物接触冷暖感对织物温度、导热系数敏感,对比热不敏感,织物的厚度对于接触瞬间的冷暖感影响很小,但对回稳阶段影响较大。     

针织内衣织物接触冷暖感的形成机制与影响因素

为探究针织内衣织物接触冷暖感与织物结构及力学性能的关系,采用KES-F7精密瞬间热物性测试仪测试14种针织内衣织物的最大瞬态热流量。从织物密度、织物厚度等结构参数以及织物相关力学性能等方面分析其影响因素。结果表明:织物结构越紧密,织物中静止空气含量越低,皮肤与织物接触冷感强烈;织物表面越光滑,皮肤与织物接触面积越大,接触冷感强烈;织物厚度越大,皮肤与织物接触暖感强烈。织物的结构参数影响织物中静止空气含量,从而对织物接触冷暖感产生影响。由织物最大瞬态热流量与织物力学性能参数相关性分析可知,减小织物与皮肤的接触面积,提高织物的蓬松性,有利于增强织物的接触暖感。     

织物接触冷暖感的模拟分析

为了探究织物接触冷暖感,针对织物与皮肤接触瞬间热量传导情况及其影响因素,采用有限元方法构建三维织物传热仿真模型分析织物接触冷暖感的影响因素。通过Texgen建模软件建立织物三维几何模型,结合等效热导率的串并联模型,用Ansys workbench软件进行仿真模拟。提取最大热通量值与KES-F7型织物冷暖感测试仪的测试结果进行对比验证,结果显示模拟值与测试值误差均在6%以内,且吻合度较好。研究结果表明:织物毛羽层厚度增大时,织物与人体皮肤接触面热通量会随之变小;当织物内部加入高热导率纱线时,织物与人体皮肤接触面热通量值随之增加,且热导率增大时,织物与人体皮肤接触面热通量增幅趋缓;当高热导率纱线数量增多时,织物与人体皮肤接触面热通量值也会明显增大。     

不同含湿量对针织物接触冷暖感的影响

针织物的冷暖感是其舒适性的重要指标之一。接触冷暖感是指当人的手指触摸服装时,人体的皮肤与织物之间会产生温度差,热量交换发生在手指和织物之间,当温差过大时,则产生不舒适感,主客观实验作为评价接触舒适性的主要方法,是验证穿着舒适性的重要方式。本实验通过主客观实验研究织物的含水量以及不同个体的感受程度等因素对织物冷暖感的影响。研究发现,纤维种类、含湿量对织物的接触冷暖感影响较大,例如:含水量40%以下冷感加强,莫代尔、粘胶纤维的平针织物的冷感较强,在测量相对湿度的实验中,湿度曲线会出现明显的反吸现象。     

织物接触冷暖感的影响因素及研究现状

总结当前织物接触冷暖感的测试方法、影响因素、实现途径等方面的研究现状。介绍了织物接触冷暖感的概念、评价指标、测试仪器和测试方法的研究进展。分析了导热系数、比热容、织物结构参数以及外界环境等因素对织物接触冷暖感的影响,综述了现有织物实现接触冷感或暖感的途径。指出了目前关于织物接触冷暖感的评价、测试及产品开发方面存在诸多不足,还有待进一步研究的问题。认为应加强对织物冷暖感的研究,以更好满足市场需要。     

新型羊毛精纺面料的风格与热学性能

针对新型羊毛织物是否适合夏季服用的问题,对几种不同后整理工艺处理的羊毛精纺面料进行织物风格测试与分析。研究发现:选取的几种新型羊毛精纺面料更适合用作夏季西服面料,其中,面料Sx167511由于采用强捻纱,具有较高的滑爽度和硬挺度;面料Sk137035暖感较好,具有较高的丰满度。采用KES-F7织物接触冷暖感测试仪和自制寝具保温测试仪对羊毛精纺面料的接触冷暖感和保暖性能测试分析,发现面料Sk137035的Q_(max)(织物最大瞬态热流量)最低,其暖感最强;克罗值最高,保暖性能最好。面料Sx167511的Q_(max)最高,冷感最强,因此在所选的几种面料中最适合用作夏季西服面料。     

量化织物皮肤接触舒适感的快速测量方法研究

介绍了一种新型的,可用于量化织物皮肤接触舒适感的多指标集成测量方法,即FTT(Fabric Touch Tester)织物触感测试仪法。此方法通过集成热传递测试模块、压缩测试模块、弯曲测试模块及表面测试模块于一台仪器上,通过10分钟的快速测量即可以分别获得经纬双向、正反两面的一系列与织物的热传递属性、纹理属性和变形属性相关的物理量,从而得出织物的柔软度、光滑度及冷暖感进而评估织物的接触舒适感。     

基于单片机的织物动态热传递性能测试装置

针对织物接触冷暖感的客观评价问题,开发了1台基于单片机的织物动态热传递测试装置.该装置能模拟织物接触人体时的热交换过程,通过单片机实时测试织物表面温度对时间的变化来表征织物的动态热传递性能.从理论上分析了测试装置的测试参数与织物接触冷暖感的关系,并使用该装置对棉、毛、丝、麻4种织物的动态吸热曲线进行测试.试验结果表明,...     

织物沿平面方向的传热机理及凉感影响因素

基于人体和织物接触时的瞬态和稳态传热分析,构建了瞬态和稳态传热阶段的传热方程,分析了影响织物凉感的影响因素。以棉纱为经纱,不同细度的高导热聚乙烯长丝或不同比例长丝与棉纱作为纬纱织入,制备了不同组织结构的系列织物样品,采用自制的热流式织物凉感仪对样品进行传热效果测试。结果表明:高导热聚乙烯长丝的织入,大大提高了织物的传热性能,尤其是稳态传热,针织物由于接触热阻,导致其沿平面方向的传热量远远小于机织物。认为:构建的瞬态和稳态传热阶段的传热方程能够解释人体接触织物的传热过程,为新型凉感织物的研发提供了技术支撑。     

织物与皮肤间摩擦特性研究现状与展望

织物作为人体的贴身材料,具有保护人体皮肤的作用,其接触舒适性是衡量织物品质的重要指标之一,与皮肤不当的摩擦会影响人体着装的舒适感,甚至危害人体健康,因而测试与研究织物与皮肤间摩擦特性对提高服装舒适性具有重要意义。文章总结对比了国内外常用的织物与皮肤摩擦特性测试原理和方法,从织物性质、人体的性别、年龄、体表部位及摩擦外界条件分析了对皮肤与织物间摩擦特性的影响,指出在测试设备方面,应进一步扩大设备适用范围、提高精度和操作方便性;在皮肤模拟材料方面,应对皮肤模拟材料的表面特征和组织结构进行更深入研究。     

涤棉股线电脑横机针织物的导热性能

文章利用涤棉合股纱线在斯托尔电脑横机上通过改变弯纱深度,使其以0.2mm为间隔,编织形成了线圈长度不同的一系列纬平针和罗纹织物,共计20块。测定了织物的各个结构参数和衡量导热性能的指标,包括冷暖感、导热系数以及含气性。分析得到了结构参数对织物导热性能的主要影响规律与原因。     

涤/棉、锦/棉混纺夏作训迷彩织物的接触凉感研究

文章以涤/棉、锦/棉混纺夏作训迷彩织物为研究对象,选择织物组织、混纺比、经纬密度3个因素,进行三因素五水平的正交试验。采用KES-F7 THERMO LABOⅡ型冷暖感测试仪测试涤/棉、锦/棉织物的最大瞬态热流量qmax以表征2类织物的接触凉感,在分析3个因素对2类织物透气透湿性能影响的基础上,采用主客观的评价方法重点分析了3个因素对2类织物接触凉感的影响。     

人体皮肤湿感觉的研究进展

为更全面评价湿感觉,并了解湿感觉形成机制,在回顾了已有皮肤湿感觉的相关研究的基础上,从神经生理学和认知神经科学角度阐述了皮肤湿感觉的成因;总结了现阶段皮肤湿感觉的常用测评方法;并从3个层面归纳了影响皮肤湿感觉的因素,包括温度、机械刺激等外部刺激因素,织物性能、服装整体等服装因素,及人体感知、体表特征差异等人体因素。最后指出,未来研究中应更真实地模拟着装过程中皮肤与织物的实际接触情况,并可结合神经生理学等其他学科深化对不同群体的湿敏感性研究,为服装设计的优化及服装舒适性的改善提供更充分的理论依据。     

多种纤维复合机织物服用性能研究

采用18.2tex棉纱、18.2tex阳离子粘胶纱及18.2tex玉石天丝复合纱为原料,试制18块仿棉交织织物,讨论了纱线的基本结构与性能,并测试了织物的接触冷暖感、热传导率、保温率、透气性及刚柔性能。试验结果表明:玉石天丝复合纱具有蜂窝结构,与棉纱交织织物的导热性能较好,其中玉石天丝复合纱含量越高,织物导热性能越好;阳离子粘胶纱与棉纱交织织物的导热性能同玉石天丝复合纱与棉纱交织织物相比较小,却与纯棉织物较为接近。     

水分对消防服用织物导热系数及热防护性能的影响

为了研究含水率对消防服用织物导热系数及热防护性能的影响,采用瞬态平面热源法对不同含水量的阻燃外层织物进行导热系数的测试,并将常用消防服各层面料进行配伍组合,润湿舒适层织物模拟消防员汗湿情况,润湿阻燃外层织物模拟消防用水润湿情况,在总热流量达到83kW/m~2的情况下,采用热防护性能测试仪测试铜片热流计累计吸收的热量达到人体二级烧伤时需要的时间,以此判定面料组合的热防护性能。结果表明:a)消防服用织物的导热系数随着其含水率的增大而非线性地增大;b)面料组合的低程度润湿(含水率在32%以下)对面料组合的热防护性能有消极影响。面料组合的含水率为26%时,其热防护性能降到最低。     

基于功能磁共振的织物触压舒适度脑感知研究进展

针对织物接触人体皮肤所产生的压、挤、摩擦等作用在人体中的综合表征问题,通过对比国内外织物接触压力舒适性评价方法的优劣,并结合现代先进医学影像技术功能磁共振成像(f MRI)技术,从时空分辨率和织物感知神经环路2个方面,证明了f MRI大脑皮层评价对皮肤触觉真实感知可视化表达的唯一性。结合国内外相关案例,指出与舒适性有关的脑区可能位于对侧次级感觉皮层脑区,而不舒适感可能是在杏仁核区域。在可行性问题上,通过合理控制环境、人体因素、刺激时间以及引入呼气末二氧化碳回归量可将实验可信度由0.4以下成功提高至0.82。结果证明f MRI将成为纺织材料与工程领域中认知解答穿着中的接触舒适性的客观表征与机理认知的新的实践性方法。     

织物与皮肤动态接触下的湿感觉阈限与强度评价

为研究织物以不同速度与皮肤动态接触过程中对湿感觉的影响,分析了湿感觉绝对阈限与阈上强度的影响机制.通过向织物内添加定量的水,让受试者应用心理学标尺对湿感觉的阈上强度进行评分;然后通过注射泵向织物持续加水直至受试者感觉到湿,记录此时的加水量为绝对阈限;最后采用温度传感器记录测试皮肤区域的温度变化,计算皮肤冷却率.结果表明...     

织物热湿传递性能对皮肤湿感觉阈限的影响

为研究织物物理参数及人体皮肤散热机制对主观湿感觉的影响,文章在中性和高温两种蒸汽压相同的环境条件下,采用恒定刺激法对覆膜和不覆膜织物进行定量加湿操作,设计搭建了双杆摩擦装置,模拟前臂与织物间动态接触,得到不同条件下的皮肤冷却率和湿感觉差异阈限。结果表明:施加低于皮温0℃或8℃的冷刺激,可得到整体皮肤冷却率为0～0.21℃/s;散热机制对皮肤冷却率有显著影响(p0.05),传导散热对皮肤温度下降作用比蒸发散热更明显;既没有蒸发散热也没有传导散热时,机械刺激是影响湿感觉判断的主要因素;增加散热提高了皮肤对织物的湿敏感度,且传导散热的作用占比更大。