形变状态下热防护织物的蓄放热双重特性

为了探究形变状态下热防护织物的防护机制,研发了形变状态下织物蓄放热特性测试仪,在此基础上对拉伸形变状态下6种热防护织物的蓄热防护性能和放热危害性能进行量化研究。结果表明:随着织物拉伸率的增加,织物在热暴露阶段的累计蓄热量降低,而皮肤得热显著提升,织物的热防护性能下降;当双层织物系统发生拉伸形变时,外层织物较其隔热层通常蓄积更多的热量,织物系统累计蓄热量的降低主要源于隔热层蓄热量下降;在冷却阶段,织物释放至皮肤的累计蓄热回放量随着其拉伸率的增加而逐渐降低,织物的蓄热回放效率逐渐增大。织物发生拉伸形变时,其累计蓄热回放量与累计蓄热量呈正比。     

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。     

空气层厚度对热防护面料蒸汽防护性能的影响

为探索防护服装与人体皮肤之间的空气层厚度对其蒸汽防护性能的具体影响,选用3种不同热防护面料系统,设计4种不同的空气层厚度(0、6、12、18 mm),分析二级烧伤时间、三级烧伤时间、吸收总热量和热流量,评价面料系统的蒸汽防护性能。研究结果表明:不同的面料系统提供不同的防护性能,增加面料系统的厚度有利于提升其防护性能,防水透气膜越靠近蒸汽热源,系统的防护性能越好;防护服装的蒸汽防护性能与空气层厚度有着显著相关性,在空气层厚度增加到12 mm及以上时,防护服的蒸汽防护性能会得到显著提升;通过分析蒸汽暴露和冷却阶段传感器热流量变化曲线,可进一步分析了解蒸汽暴露环境下织物系统内的热湿传递机制。     

应用三层热防护服热传递改进模型的皮肤烧伤度预测

针对人体持续暴露在闪火环境中烧伤时间及热防护服参数对防护性能的影响情况,利用建模与模拟的方法预测达到各级烧伤的最长安全工作时间。首先,对包含外壳、防水层和隔热层的3层防火材料、皮肤及三者间的空气层组成的系统,给出了系统各层热传递微分方程以及初边值条件,改进了已有的高温条件下多层热防护服的热传递模型。接着,使用该模型计算出各固定接触面随时间变化的温度值,该计算结果与同等条件下已有模型一致,从而验证了模型的可靠性。最后,采用改进的模型预测达到一级、二级和三级烧伤所需的临界时间,分析了空气层和织物厚度对防护服防护性能的影响。研究发现,在闪火条件下,消防人员即使身穿热防护服也仅有十几秒的安全时间,且空气层和织物的厚度大小对防服性能的影响十分显著。     

基于最大衰减因子模型的服装热防护性能预测

为解决全尺度燃烧假人实验测试成本高、实验效率低,以及尚未与织物小样测试统一联合表征等难题,利用新型的热防护性能评估模型:二级烧伤最大衰减因子模型,对热防护服装的织物试样测试与燃烧假人实验进行同步研究,并建立基于织物试样测试的服装整体热防护性能预测模型。结果表明:防护织物的热防护性能与其服装整体的热防护性能具有显著相关性;将织物热防护性能值、服装平均衣下空气层厚度以及服装热暴露时间作为预测模型输入参数,可以实现服装热防护性能值以及人体皮肤烧伤百分比的预测;经模型验证发现,服装实测热防护性能值与其预测值间的相对误差仅为5.1%。     

阻燃防护服热防护性能测试方法存在的问题

针对目前阻燃防护服热防护性能测试存在忽略服装热蓄积给人体造成二次伤害的问题。为了解阻燃防护服的真实防护水平,分别采用2种测试方法对3组阻燃面料的热防护性能进行测试,并对测试结果进行分析对比,提出目前热防护性能测试方法存在的不足。得出在选购阻燃防护服面料的时不仅要考虑织物的阻燃性能、热传递性能,还应考虑后期的蓄热性能的结论。相关标准制修订的过程中也应将热防护性能评估值测试方法编入其中,以促进解决实际应用中存在的问题。     

含水率对消防服用多层织物系统热蓄积的影响

为全面准确地评估湿态下消防服用多层织物系统的热防护性能,通过改进现有的热防护性能测试仪器,采用传统热防护性能实验与蓄积热实验2种方法,利用模拟人体皮肤传感器取代标准测试中的铜片热流传感器,基于Pennes热量传递方程,根据Henriques人体皮肤烧伤模型做出烧伤预测,并利用迭代法获得二度烧伤最少热暴露时间。分析了织物系统含水率对二度烧伤最少热暴露时间及热蓄积指数的影响。实验结果表明:2种实验方法测得的二度烧伤最少热暴露时间随含水率的增大明显降低,热蓄积指数也呈降低趋势;二度烧伤最少热暴露时间与含水率之间存在显著的线性负相关关系。     

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。     

相变材料在热防护服上的应用研究进展

为深入了解和提高附加相变材料热防护服的热防护性能,对现阶段相变材料在热防护服中的应用、影响因素以及未来研究趋势进行综述.首先介绍了相变材料的类型和特点,阐述了相变材料基于密封袋法、纺丝法和微胶囊技术的织物后整理法在热防护服中的应用;其次回顾了附加相变材料热防护服传热模型的发展过程,重点从相变材料的类型、相变温度、添加量...     

石墨烯气凝胶复合防火织物的热防护性能

为进一步提高热防护服的综合性能,使其满足高防护性兼具低热蓄积的需求,利用改进的Hummers法制备了一种密度小、导热率低、隔热效果好的石墨烯气凝胶材料,并研发复合防火织物系统,在低辐射热环境下探讨不同厚度的石墨烯气凝胶的隔热效果。结果表明:加入石墨烯气凝胶的复合防火织物具有较好的热防护性能,可将人体产生热损伤的时间延长约203%,将人体产生二度烧伤的防护时间延长约218%,防火织物的防护性能与石墨烯气凝胶的厚度呈非线性关系;石墨烯气凝胶复合防火织物的平均透湿率保持在10.4 g/(m²·24 h),与复合防火织物的透湿性没有显著差异,石墨烯气凝胶的加入不影响防火织物整体的透湿性。     

热防护服用织物蜂窝夹芯结构的辐射热性能测评

为改善当前热防护服普遍存在的笨重、闷热问题,针对隔热层进行蜂窝结构设计,并对整体热防护服用织物进行辐射热性能的测评。选取当前典型的热防护服用面料,综合考虑外层材料、蜂窝芯厚、边长、壁厚等影响因素,采用正交试验方法设计了32种试验方案,通过激光切割技术进行试样制备,并利用辐射热防护性能测试仪进行测评。实验结果表明:蜂窝夹芯结构可以明显减轻隔热层的质量;外层织物为PBI^?matrix的试样比Nomex^?IIIA试样具有更好的辐射热防护性能。同时,根据极差分析得出:影响蜂窝夹芯结构的辐射热性能的因素主要是蜂窝芯厚,其次是壁厚,影响最小的是边长;且芯厚越大,边长越小,壁厚越大,蜂窝夹芯层的辐射热防护性能越好。     

消防服外层织物热防护性与舒适性综合评价

为保证消防服具有良好的热防护性能和较好的热湿舒适性能,选取7种消防服用外层织物为研究对象,测试了织物热防护性能及舒适性能相关指标,分析了织物原料及性能参数等因素对热防护性能与舒适性能的影响,并阐述其影响规律;采用模糊综合评判的方法综合评价织物热防护性能与舒适性能。结果表明：织物的热防护性能与其原料组成、织物厚度及紧度相关,舒适性能主要与织物密度、紧度以及织物厚度、面密度有关;在测试的7 种织物中芳纶防静电防护织物的综合性能最佳,而腈纶/ 棉混纺防护织物的性能较差。     

燃烧假人在火场热防护服装研究中的应用

热防护性是个体防护服装的重要功能。燃烧假人作为国际公认的定量评估防护装备阻燃性能的专用设备,在服装热防护研究中发挥着重要作用。通过对国内外相关研究成果的回顾,介绍了燃烧假人的热防护测评原理、发展历史及我国首个具有国际领先水平的燃烧假人-“东华火人”的创新特征,重点从不同火场状况的模拟、阻燃面料的评测与选择、服装款式结构对防护性能的影响以及阻燃防护服热传递机理研究等四个方面探讨了燃烧假人在服装热防护研究领域中的应用进展,最后对燃烧假人的应用前景进行了预测分析。     

低辐射环境下形状记忆合金对防火面料隔热性能的影响

为提高消防服的热防护性能,将若干形状记忆合金弹簧设置在防护服的防水透气层与隔热层之间,研制出具有动态调节结构功能的智能防火面料组合。采用热防护性能测试仪模拟低辐射热环境,测量处于辐射暴露环境下的各面料层间的温度,从而基于层间温度的变化情况来评价不同排列方式下的形状记忆合金弹簧对防火面料的动态隔热作用。结果表明：形状记忆合金弹簧在辐射环境下弹起后产生的空气层具有良好的动态隔热作用,进而提高面料的热防护性能;采用不同的弹簧排列方式也可影响其隔热性能,其中1个弹簧正中排列及3个弹簧对角线放置的试样隔热效果最明显;在不同的排列方式下,弹簧产生的空气层形状和厚度具有明显差异,从而影响防火面料组合的隔热作用。     

石墨烯气凝胶复合防火面料防护性能的影响因素

为进一步提高热防护服的综合性能,满足增加防护性和降低热应激的需求,构建了石墨烯气凝胶复合面料系统。通过不同的评价指标,在低辐射热环境下探讨了制备过程中氧化石墨烯水溶液的质量分数、石墨烯气凝胶的厚度、石墨烯气凝胶中是否添加碳纤维3个因素对复合面料系统热防护效果的影响。实验结果表明,与对照组相比,加入石墨烯气凝胶的复合面料系统有较好的热防护性能,可将人体产生热损伤的时间延长165%~318%,将产生二级烧伤时间延长87%~225%,将面料系统最大温差降低35.6%~63.9%;温升12 ℃的时间、温升24 ℃的时间和面料系统最大温差3个影响因素之间存在交互作用,而指标面料系统到达最高温度的时间在3个因素之间不存在交互作用,碳纤维因素主效应显著。     

蒸汽暴露条件对织物热防护性能的影响

为评价蒸汽压力、蒸汽与人体相对距离等条件对织物中热湿传递的作用规律,在蒸汽暴露条件下,测量不同蒸汽压力与喷射距离时织物的热防护性能,分析织物内储水量、蒸汽渗透量与热防护性能之间的关系,并探究蒸汽压力对储水量、渗透量的影响规律。结果表明:蒸汽暴露条件下,增大蒸汽压力与减少喷射距离能够降低织物的隔热性能,明显影响织物蒸汽热防护性能;织物透气性与皮肤二级烧伤时间呈显著负相关关系;另外,储水量、渗透量与蒸汽压力呈现正相关,且分别与织物的回潮率和透气性呈现正相关;降低水分吸收和减少蒸汽渗透是提高织物热防护性能的重要因素。