相变材料在消防服中的应用研究进展

在消防救援过程中,消防员依靠消防服保障自身安全,以应对复杂多变的热威胁环境。相变材料作为一种新型蓄热调温材料,其相态可在一定温度范围内发生变化,同时伴随着潜热的吸收和释放,可以抑制服装层间的温度突变。将相变材料应用到消防服中具有极大的发展前景,已受到越来越多学者的关注。相关研究显示:附加相变材料的消防服能够延长皮肤达到二级烧伤的时间,其热防护性能明显提升。基于相变材料的调温原理,介绍相变材料的分类及其与纺织品的结合形式,对附加相变材料的消防服的相关研究进行综述。     

附加相变材料的消防服多层织物性能研究

选择自然调温元素相变材料,将其与消防服隔热层复合制备调温织物,并对附加相变材料的消防服多层织物系统的热防护性能及热湿舒适性能进行了研究。结果表明:附加相变材料多层织物系统的热防护性能得到较大提高,总散热量均符合NFPA 1971标准的要求。     

消防服热防护性能的研究现状

为探究消防服的热防护性能,文章分析了阻燃耐高温纤维、阻燃整理的热防护材料、相变微胶囊涂层整理的热防护材料、纳米多孔气凝胶涂层整理的热防护材料的热防护机理及研究现状,概述了织物组织结构及织物物理参数对热防护性的影响,综述了热防护性能测试与评价体系,旨在为消防服的功能优化及研发提供参考。     

相变降温军训服的设计开发与评价

为了减轻学生作训时的热应激反应,提高其热湿舒适性,将相变材料应用于学生军训服装中,开发出一款新型相变降温军训服装。通过模拟军训高温环境(温度32℃、相对湿度50%),采用真人着装实验,对传统军训服和新开发服装进行客观和主观热湿舒适性能评价。结果表明:穿着新型军训服时,受试者的局部皮肤温度、平均皮肤温度与躯干温度均有显著性降低,平均皮肤温度较传统军训服最大降低0.95℃;整个实验过程中,受试者穿着新型军训服时的舒适感、热感和湿感都显著优于传统军训服;虽然相变材料在实验30 min后完全融化,使新型服装的降温效果逐渐减弱,但其主观舒适感仍然优于传统军训服。     

气凝胶材料在消防服中的应用研究进展

为了促进气凝胶材料在消防服领域的应用,提升消防服的综合服用性能,从而推动新型消防服的开发,评估了近年来气凝胶材料应用于消防服的优缺点。分析了气凝胶材料的热学性能,包括隔热性能和热稳定性;从作为涂层材料和直接嵌入多层织物系统2个方面,综述了其在消防服中的应用及研究现状,分析了气凝胶型消防服热防护性能和热湿舒适性能的优劣。最后归纳了气凝胶材料在应用过程中存在的问题,并展望了其未来的应用方向,指出热防护与热舒适的平衡、气凝胶力学性能和热稳定性的提升、气凝胶复合材料的开发与应用有望成为今后的研究趋势。     

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...     

消防服热湿舒适性的客观评价

通过人工气候室受控环境中暖体假人试验,对现役消防服和新款3层结构消防服进行热湿舒适性客观评价,在模拟消防服实际穿着环境条件下,进行整体服装的热湿舒适性能评价指标的测量,从而获得消防服穿着状态下服装微气候的温度、相对湿度及服装湿阻。结果表明:新款3层结构消防服的透湿性能较现役款4层结构消防服有所提高,其热湿舒适性得到改善。     

消防服用蓄热调温热防护材料的研究

为增加消防服用多层织物的蓄热调温功能,在保障其热防护性能前提下,引入微胶囊相变材料(MPCM)。选取3种相变温度(37、43和49℃)、2种放置位置和4种相变材料用量(分别为多层织物质量的30%、45%、60%和100%),通过缝制法制备蓄热调温热防护材料,并将其与多层织物结合制备消防服用多层织物系统。采用改进的热防护性能测试仪及皮肤模拟传感器,动态化研究不同因素对消防服用多层织物系统热防护性能的影响。结果表明：相变温度为43℃、蓄热调温热防护材料放置在隔热层与舒适层之间,多层织物系统的热防护性能最好;随着MPCM用量增加,多层织物系统的热防护性能提升,但考虑到成本及服装的热湿舒适性等因素,MPCM用量为多层织物质量的45%时最佳,此时多层织物系统的二级烧伤时间可达257.13 s,相比未添加蓄热调温热防护材料的多层织物系统热防护性能提高了148.22%。研究为开发兼具热防护性能与蓄热调温功能的高性能热防护材料提供了理论依据。     

消防服着装热应力研究进展

 摘要 消防服在达到其防护性能要求的同时却给消防员带来了热应力的影响。与其防护性能相比,其着装热应力的研究是一个新兴的课题。本文总结了消防服热应力的研究进展,分别从热应力的定义,热应力对人体工效性、热湿舒适性、人体生理方面的影响进行了分析探讨,并总结了目前消防服常采用的降温方法,最后提出基于人体生理解剖传热学,应用相变材料等新材料技术,结合消防服面料、款式结构设计,研发新型降温系统,降低热应力,提高消防作战效率。     

消防服外层织物参数对组合面料热防护性能的影响

选择不同消防灭火服外层织物,将其与防水透气隔热层、舒适层组成的组合面料进行热防护值测试,分析消防灭火服外层织物基本参数与热防护性能之间的关系,研究消防灭火服外层织物结构、材料导热系数、热收缩率对其热防护性能的影响。结果表明：消防灭火服外层织物热防护性能与材料导热系数、遇热产生的气腔高度、表/里层经纬密度配置显著相关。在相同重量下,对热防护值要求较高的消防灭火服进行外层面料设计时,外层织物在组织结构上应采用双层结构,其表/里层经纬密度配比接近1.5∶1;在材料选用上,表层材料热收缩率应相对较大,里层材料热收缩率应较小且导热系数低。     

低辐射热暴露下消防服热防护性能测评方法研究进展

为全面准确地评价低辐射热暴露下消防服的热防护性能,分析了现阶段的实验室测评方法和数值模拟方法。基于消防服内传热机制的研究,阐述了消防服内干态传热模型和热湿耦合传递模型的研究现状,总结了热防护性能的影响因素;分析了现阶段低辐射热暴露下织物和服装热防护性能测评方法,分别从测试方法的差异因素和局限2个角度阐述不同实验方法及实验装置对热防护性能预测的影响;总结了目前数值模拟在消防服热湿传递机理研究方面的应用;最后指出在未来的研究中,应全面准确模拟真实的低辐射热暴露环境,提高消防服热防护性能测评的准确性。     

Phase change materials,their synthesis and application in textiles—a review

Phase change materials (PCMs) are widely being used in thermal energy storage systems for solar engineering, building materials, heat pumps, spacecraft, and in textile field especially smart and technical textiles. There are large numbers of organic and inorganic PCMs that possess a wide range of melting and solidifying temperature which attracts researcher’s attention for their applications in different fields. This review paper summarizes the investigation and analysis of the available organic and inorganic PCMs, different encapsulating techniques, characterization techniques, incorporation into fiber and pad application on textiles with practical applications in the field of smart textiles.     

消防服用隔热层孔型结构优化与测评

为进一步提高消防服用蜂窝织物的热防护性能,针对隔热层进行蜂窝孔型的结构优化与测评。选取当前典型的消防服各层材料,综合考虑隔热层分层和蜂窝孔型的边长、壁厚等因素,分别对直孔和斜孔设计了6种孔洞尺寸以及1种实心对照组。利用激光切割技术进行13组实验方案制备试样,并采用热防护性能测试仪进行闪火燃烧测试。实验结果表明:蜂窝分层重组可有效提高消防服用蜂窝织物系统的热防护性能;通过非参数相关样本检验,测得不同开孔方式蜂窝织物的热防护性能有着显著性差异,说明斜孔结构比直孔具有更好的热防护性。     

Effect of nano silver coating on thermal protective performance of firefighter protective clothing

The main aim of this experimental work is to find out possible improvement in thermal protective performance of firefighter protective clothing when subjected to different level of radiant heat flux density. Firefighter protective clothing normally consists of three layers: outer shell, moisture barrier and thermal liner. When thermal protective performance of firefighter protective clothing is enhanced, the time of exposure against radiant heat flux is increased, which will provide extra amount of time to firefighter to carry on their work without suffering from severe skin burn injuries. In this study, the exterior side of outer shell was coated with nano-silver metallic particle through magnetron sputtering technology. Coating of outer shell with nano-silver particles was performed at three level of thickness, i.e. 1, 2 and 3?µm, respectively. All the uncoated and silver coated specimens were then characterized on air permeability tester, Permetest and radiant heat transmission machine. It was observed that coating has insignificant difference on the air and water vapor permeability of specimen and a significant decline was recorded for the value of transmitted heat flux density Q_c (kW/m²) and percentage transmission factor (%TF Q_o) as compared to uncoated specimen when subjected to 10 kW/m² and 20?kW/m² indicating improvement of thermal protective performance. These values go on further reduction with increase in thickness of coating layer of nano-silver particles.     

消防服热防护性能检测用热传感器的研究

叙述了消防服热防护性能检测对热传感器的具体要求,对四种应用在该领域的热传感器进行了比较和分析,概述其性能和特点。     

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。     

防护服性能测评的研究进展

防护服的性能测试与评估是防护服在实际使用前的关键步骤.为此,对国内外消防服性能测试与评估方法进行综述,在现有方法基础上重点阐述消防服整体性能测评的重要性.在模拟及人体真实穿着条件下,结合主客观测评,针对消防服的整体防护性,分别论述消防服的热防护性、防水性、可见性及活动自由度等服装整体性能测评方法.探讨了消防服性能测评的...     

热防护用气凝胶材料的研究进展

为了进一步强化气凝胶材料热防护性能在各个领域的应用,并且确定未来热防护用气凝胶材料的主要研究方向,本文首先简要介绍了气凝胶的定义、结构特点、性能以及隔热机制。其次对气凝胶材料的应用进行了阐述。然后将用于热防护的气凝胶根据原材料进行分类,并分别对各类气凝胶的研究现状展开论述。二氧化硅气凝胶研究时间最长且成果已经较为成熟,其他各类气凝胶的研究还有很大的进步空间,可以针对各类气凝胶材料所具备的独特的优缺点展开研究,以满足各方面的特种需求。最后提出了气凝胶材料的未来发展趋势应该集中在提高耐温上限,消除高温后材料的粉尘问题,改善其力学性能,满足隔热承重一体化防护的需求,提高作为防护服隔热材料时的防水透湿性,创新制作工艺降低成本等方面。