睡袋的热舒适模型

鉴于目前已有的睡袋热舒适模型预测值与试验观察值一致性较差的情况,在详尽分析和计算人体与环境热交换数据的基础上,结合人体热平衡方程,提出一种新的预测睡袋舒适温度的模型。为验证该模型,将60名受试者分成3组,分别做热阻值为4.3、5.6、6.6 clo的睡袋试验。对受试者热感觉数据的分析结果表明,该模型的预测值与实际热中性温度非常接近。模型预测值与受试者的试验结果吻合,该模型适合于预测户外休闲活动使用睡袋时的舒适温度。     

不同使用环境下被服系统的动态热湿舒适性

为动态评价被服系统的热湿舒适性能,采用出汗暖体假人测试系统模拟人体睡眠时代谢产热,建立了一种表征被服动态热湿舒适性的客观测试方法,测量出汗暖体假人平均皮肤温度、被内温度、被内湿度3个指标;并在不同环境条件下,以不同种类的被子产品为代表,对被服系统的热湿舒适性进行比较分析。结果表明：睡眠时假人平均皮肤温度与被子的热阻密切相关,同时高温环境下被子透气性对平均皮肤温度也产生一定的影响;被内温度与假人平均皮肤温度变化趋势一致,二者均可以用于评价被服的热舒适性;被内湿度与被子的透气性、面料结构等有关;纱布被因其良好的透气性而在多种环境条件下具有较好的舒适性。研究结果提供了评价被服系统热湿舒适性的有效方法,并为不同睡眠环境中被子产品的选择提供参考。     

低温环境下电加热服装对人体热舒适性的研究

在冬季偏冷的环境中，由于人体局部部位的热特性不同，从而影响着人体穿着电加热服装（Electric heating garments/EHG）的整体及局部热感觉投票（Thermal sensation vote/TSV)、热舒适投票(Thermal comfort vote/TCV)。文章在人工气候室通过记录受试者在不同环境温度及不同加热档位工况下人体整体及局部TSV、TCV以及皮肤温度，分析不同环境温度及EHG加热方式对整体及局部热感觉及热舒适性的影响。     

藏袍的非对称式隔热对人体热舒适的影响

以藏袍为研究对象,本文分析了非对称式着装方式对人体热舒适的影响。通过暖体假人测评和人体着装试验的方法,结合人体生理客观数据与主观评价,对照对称式着装变化过程,对藏袍的非对称式隔热方式对人体热舒适的影响进行实验评价。结果显示,由于人体自身的生理调节,未暴露身体部位的体表温度和热感觉都在着装状态改变而变化;与对称式相比,非对称式着装变化过程使人体体表温度小幅升高,也使冷暖主观感受有小幅变化。受试者在经过对称式着装改变过程后对暴露双臂的热感觉,较之非对称式着装改变过程后的热感觉偏冷。     

通风服装对人体热舒适的影响

为研究高温环境中降温服装对人体热舒适的影响,通过出汗暖体假人实验和真人着装实验分别研究了通风服的热湿性能以及对人体热舒适的影响。研究发现：当通风量为0.012 m3/s 时,通风系统的引进使服装的湿阻减小58%。男性受试者穿着通风服在25℃、相对湿度50%的环境条件下运动,其局部皮肤温度、平均皮肤温度均比风扇未打开时低;其中,胸部和腿部皮肤温度降低幅度最为明显;打开与关闭风扇两种实验条件下,受试者的局部皮肤温度以及平均皮肤温度有显著性差异。运动20 min 和休息20 min后,风扇打开时的平均皮肤温度比未打开时分别低2.4、0.9 ℃;研究表明该通风服装可用来作为改善人体热舒适的服装雏形。     

基于管道排列的背心式液冷服研发与测评

为了提高夏季高温作业人员的舒适性，设计研发了3款液冷管道降温服。该液冷服由基础服装和液冷系统构成，液冷管道排列于躯干不同部位。气候舱以温度32℃、相对湿度50%模拟高温环境，进行真人着装试验，并对液冷服热湿舒适性及降温效果进行评价。结果表明:3款液冷服均具有一定的降温效果;与对照组服装相比，液冷服使人体平均皮肤温度、躯干皮肤温度、衣下温度、热感觉均有所下降，而热舒适感提升;其中，躯干前后均排列液冷管的冷却服对人体的降温效果最为显著。     

针织运动服的通风设计与热湿舒适性评价

为研究通风孔和通风道设计对人体运动热生理及主观舒适感的影响,采用针织挑洞工艺与凸条工艺设计了2款运动服,在人工气候舱中进行着装人体实验,评价所研发运动服对人体皮肤温度、衣下湿度、汗液蒸发率等客观生理指标,以及主观热感觉、湿感觉、黏体感、舒适感的影响。结果表明:具有通风孔设计的服装能显著增加人体汗液蒸发,降低衣下湿度,同时受试者的主观热、湿、黏体及不舒适感也显著下降;在通风孔基础上进一步增加通风道设计的服装,由于衣下空气层厚度的增大,使得服装的热阻也增加,未能起到进一步改善人体热生理及舒适感的作用;在运动服的设计中,应当在控制服装热阻的前提下尽量提高通风性能。     

相变降温矿工服的设计与评价

为缓解井下作业人员的热应激,利用相变材料设计降温矿工服。通过模拟高温高湿环境(温度为30 ℃,相对湿度为80%),采用真人着装实验,获得人体着装时的皮肤温度和主观热湿感受,对该相变降温矿工服的降温效果进行评价。结果表明:穿着相变降温矿工服能显著降低局部皮肤温度、平均皮肤温度和躯干皮肤温度;不同部位的降温效果存在差异,后腰和腹部皮肤温度降低幅度最大,腿部降温持续时间较短;平均皮肤温度和躯干皮肤温度最高分别下降约0.91 ℃和1.70 ℃;主观热感降低,热舒适感升高,但湿感无显著变化。     

不同面料的男士内裤热湿舒适性研究

本课题选定常见的款式、以五种不同面料制作男士内裤,通过面料测试及对男士内裤主客观实验探讨了男士内裤的热湿舒适性。实验结果表明受试者在以5m/s的速度步行时,被内裤覆盖部位的皮肤温度呈上升趋势,但低于平均皮肤温度。在五种不同面料的内裤中,采用涤纶长丝盖涤棉纱的盖组织织物制成的内裤,吸湿排汗性能较好。采用麻棉黏胶纱的纬平针组织织物制成的内裤主观热湿评价较差。此外主客观实验结果显示,受试者在辨别湿感和闷热感程度时,对湿度的感觉更准确。     

医用防护服的热湿舒适性与人体疲劳度的关系

针对医护人员长时间穿着医用防护服工作导致体感闷热潮湿、疲劳增加、工作效率降低的问题,设计真人穿着试验,分析人体的热生理和主观感觉参数,从医用防护服的热湿性能角度分析对人体疲劳度的影响。试验结果表明:搭配短袖套装的防护服热湿舒适性最好,搭配长袖厚款套装的防护服热湿舒适性最差;穿着不同热湿性能的防护服在进行不同强度的运动中对人体疲劳度的影响不同,穿着防护服在静坐状态下,人体疲劳程度差异较小;在低、中、高强度运动和恢复状态下,防护服热湿舒适性越差,人体疲劳程度越深;平均皮肤温度、心率、能量代谢当量参数与主观疲劳感呈显著相关性,通过回归分析得到疲劳感与心率的模型,心率可以反映人体的疲劳程度。     

智能防寒手套温控系统设计及热舒适性研究

为保护工作人员的生命安全并提高冷接触环境下的作业效率,开发了一款智能防寒手套温控系统,利用织物冷接触测评装置分析冷接触过程中皮肤温度与加热片温度的变化,探究了控温方式、织物层数以及冷接触条件对智能防寒手套热舒适性的影响。结果表明：普通防寒手套和市面现有典型加热防寒手套未达到手部的保暖要求,所设计的智能防寒手套随着接触压力的增加,采用皮肤控温模式的智能防寒手套对应皮肤温度降低,但均可在不同接触温度和压力条件下使皮肤温度基本保持在舒适范围,达到安全舒适、操作方便、降低能耗的目的。     

海岛纤维用增塑改性聚乙烯醇的制备及其性能

为解决海岛纤维碱减量带来的环境污染问题,以双季戊四醇、硬脂酸钙和抗氧剂B225为复配增塑剂,对聚乙烯醇(PVA)进行增塑改性,通过熔融加工制备了高热分解温度的改性PVA。通过研究三者的添加量及熔融加工温度对PVA性能的影响,优化PVA的增塑改性工艺。对PVA与复配增塑剂之间的氢键作用、改性PVA的断面形貌、结晶结构进行了表征和分析。结果表明：当双季戊四醇、硬脂酸钙和抗氧剂B225的质量占比分别为15、3和1,熔融加工温度为200℃时,复配增塑剂与PVA之间的氢键作用较强,PVA结晶度降低,熔点降低到178.2℃,热分解温度提高到301.3℃,提供了123.1℃的加工窗口;改性PVA水溶性良好,在25℃下也能完全溶解。研究结果为实现以PVA为海组分的绿色环保海岛纤维的制备提供参考和技术支持。     

基于类骨骼肌结构的纱线基驱动器性能及应用

针对纤维基驱动器结构稳定性较低、制备工艺复杂、难以实现产业化应用等问题,采用亲水性粘胶长丝与低熔点涤纶长丝,通过并线、倍捻、热定形的方法制备纱线基驱动器,利用在外界湿刺激条件下2种材料的非对称响应实现驱动功能。对该纱线基驱动器结构进行测试与表征,分析湿刺激下粘胶长丝与涤纶长丝协同响应驱动性能和循环回复效应的影响因素。结果表明：该纱线基驱动器表面为粘胶与涤纶长丝束呈多层级交替排布的类骨骼肌结构;在一定范围内,驱动器的驱动性能随着纱线捻度、线密度与粘胶长丝含量的增加而增大,单次循环内驱动器最大收缩应变可达83.15%,连续30次循环内最大收缩应变回复率可达90%以上,展现出优异的结构稳定性以及强大灵敏的响应驱动性和循环回复效应,在柔性机械臂、智能纺织品等开发领域具有广阔的应用前景。     

丝瓜络衍生碳纤维基复合材料的电磁波吸收性能

为解决当前多孔磁性碳基吸波材料制备工艺繁杂、能耗高、环境不友好等问题,提出基于多孔生物质源衍生的绿色环保策略。以高孔隙丝瓜络为前驱体,Co²⁺为金属源,二甲基咪唑为配体,经配位自组装获得丝瓜络/金属有机骨架结构复合材料,并经高温煅烧得到碳纤维基钴/碳(LS-Co/C)复合材料。结果表明：在800℃煅烧后,LS-Co/C展现了优异的吸波性能,厚度为1.5 mm时有效吸收带宽为5.2 GHz (12.8～18.0 GHz),其良好的吸波特性得益于错综复杂的三维多孔网络结构为电磁波提供了适宜的损耗空间,在电磁场作用下产生感应电流,并在碳纤维导电网络中快速衰减,同时钴/碳复合材料与碳纤维形成的多重界面极化助力电磁波进一步衰减。该研究将为新型多孔磁性碳基吸波材料的设计开发提供策略。     

聚乙烯三氟氯乙烯熔喷非织造材料的制备及其过滤性能

为制备耐高温熔喷过滤材料以应对高温工业粉尘的污染问题,研究了聚乙烯三氟氯乙烯(ECTFE)的热性能、动态热机械性能、流变性能以及形貌,并选取合适的工艺参数成功制备得到ECTFE熔喷非织造材料,对ECTFE熔喷非织造材料的结构与高温处理下的过滤性能进行表征,结果表明：ECTFE熔喷非织造材料纤维网中的纤维呈现随机交错、缠绕排列,其纤维直径分布在4～12μm,平均直径约为7.12μm,其孔径主要分布在45～55μm;当将ECTFE熔喷非织造材料从150℃预加热到210℃并用于过滤后,其对PM₁₀的过滤效率均保持在99.96%,而对PM_2.5和PM₅的过滤效率随着ECTFE熔喷非织造材料预加热温度的升高逐渐降低,但仍能够保持在55.16%以上。     

羧基化聚苯乙烯荧光微球的合成及其在织物防伪中的应用

为解决防伪技术中荧光织物制备方法复杂和成本高的问题,采用分散聚合法制备表面带有负电荷的羧基化聚苯乙烯微球(CPS),再以阳离子表面活性剂十八烷基三甲基溴化铵为改性剂,利用静电自组装法吸附荧光染料异硫氰酸荧光素(FITC),制备羧基化聚苯乙烯荧光微球(CPS-FITC),最后将其负载于织物上制备荧光织物。结果表明：所制备的荧光微球和荧光织物在紫外灯(365 nm)下具有明亮的黄绿色荧光,且放置不同时间(1～9 d)、在不同的pH值(3～11)下,经多次摩擦和水洗后均能保持良好的荧光稳定性。该制备方法操作简便、成本低且荧光强度高,可用于不同织物的防伪检测。     

全成形毛衫花式结构三维仿真

为实现对全成形毛衫编织工艺中花式结构的仿真与毛衫的虚拟展示,通过分析线圈结构特点建立线圈几何模型和网格模型,测量了实际织物中花式结构线圈的形变量,根据线圈网格质点与线圈型值点间数学关系式,利用矩阵运算得到花式结构线圈的坐标。使用三维图形引擎,根据线圈型值点三维空间坐标绘制出三维线圈结构,通过与实际织物比较对三维仿真效果进行检验。结果表明：该方法可实现从实际织物到三维线圈结构的快速转换,能准确清晰模拟全成形毛衫花式结构,增强全成形毛衫虚拟展示的真实感。     

高光洁处理对聚酰亚胺短纤纱及其织物性能的影响

针对聚酰亚胺(PI)短纤维纺纱静电大、成纱毛羽多、后加工摩擦剧烈导致纱线品质大幅恶化的问题,创新提出了在后加工终端对多毛羽PI单纱进行高光洁处理的方法。通过研制纱线高光洁处理装置和理论模拟,分析了该装置引纱区与涡流包缠关键区的作用机制,应用装置的湿热涡流处理多毛羽PI单纱,并将处理前后的PI单纱实施倍捻和织造,获得PI股线及其织物。结果表明：与处理前相比,高光洁处理后的PI单纱有害毛羽去除率为97.69%、耐磨性提高48.84%,PI股线有害毛羽去除率为64.67%、耐磨性提高40.89%;处理后纱线所织造织物的柔软性、透气性、抗起毛起球性、抗静电性均得到改善。     

柔性电子织物的构筑及其压力传感性能

针对薄膜基、凝胶基柔性传感器的透气透湿性差、穿着舒适性低等问题,提出一种基于压阻效应的柔性电子织物制备策略,构筑以1+1罗纹导电织物电极层、MXene改性棉织物中间导电层为基础的结构模型,缝纫复合各功能层形成三明治结构柔性电子织物,研究其可穿戴舒适性能及传感性能,阐述其未来工业化生产的潜力。结果表明：全纺织基柔性电子织物在低压力范围(0～3 kPa)内的灵敏度约为0.409 5 kPa^-1,具有较好的线性度;2 g砝码可使其电阻变化率超过3%,具有较好的低压监测性能;响应时间小于50 ms,足以用于人体运动信号监测;在8 000次施压循环后仍保持稳定的电阻变化,表现出优异的耐久性;此外,兼有较佳的热湿舒适性,其透气率为270.49 mm/s,透湿率为3 420 g/(m²·24 h)。柔性电子织物对人体动态信号有优异的识别能力,在运动训练、医疗保健及军事防护等领域具有广阔的应用前景。     

原液着色聚酯纤维原位聚合用自分散纳米炭黑的制备及其性能

针对原液着色聚酯纤维原位聚合用乙二醇基色浆储存稳定性差、运输成本高的问题,采用控制变量法研究炭黑、分散剂、分散工艺对自分散纳米炭黑的影响,利用响应面优化试验,探讨制备过程中分散剂质量分数、研磨时间、研磨转速对自分散纳米炭黑粒径的影响,得出最优研磨分散条件。借助透射电子显微镜、热重分析仪、接触角测量仪等探究了自分散纳米炭黑的表观形貌、耐热性能和亲水性能等。结果表明：选用SUA-305作为分散剂,AP-104H作为炭黑,在分散剂质量分数为30%,研磨时间为2 h,研磨转速为3 500 r/min时,自分散纳米炭黑粒径最小,为85 nm,多分散性指数(PDI)为0.163,储存稳定性优良,预估储存周期为26.8个月;自分散纳米炭黑与乙二醇的接触角为7°,并展现出良好的自分散性能;自分散纳米炭黑的耐热性良好,满足在聚酯聚合阶段280℃不分解的要求。