压力分布监测袜的制备及其传感性能

为探讨纬编针织柔性传感器的导电性能及其应用,以不锈钢颗粒质量分数为20%的粘胶导电纤维与锦纶,通过纬平针一体成型工艺,制备了含有3块压力传感模块及3条针织导线的一体成型压力分布监测袜。采用自行搭建的应力及电阻同步记录仪测试了袜子面内压力传感部位的电阻变化,并研究了该压力传感部位的应力与电阻的关系及反复压缩电阻的稳定性和可靠性。结果表明:不同压力传感部位的应力与电阻呈反比例关系;在应力增加的情况下,该针织压力传感器的电阻和灵敏度值均减小;在不同的应力循环中,传感器具有良好的曲线特征;在35 kPa应力循环下,传感器表现出良好的稳定性和重复性。     

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。     

洗涤及热定型对柔性传感器导电性能的影响

采用5种不同的导电纤维试织出10种针织柔性传感器试样。对试样进行洗涤及热定型处理,分析不同的洗涤次数及热定型温度对纬编导电针织物等效电阻的影响。结果表明:随着洗涤次数的增加,镀银导电织物横向尺寸先变小后纵向尺寸变小,织物电阻先减小后略微增大趋于平稳;同为单丝的不锈钢丝与铜丝,电阻增大。选择镀银纤维作为柔性传感器的后整理工艺中,可以采用100℃或120℃的定型温度以期达到较合理稳定的电阻值。各试样在40横列×40纵行的等效电阻随洗涤次数的变化幅度极小,随着热定型温度的升高电阻变化率小,可见所织柔性传感器较耐洗涤,同时热稳定性较好。     

导电纱线及柔性传感器耐久性影响因素研究

为了探究影响导电纱线及柔性传感器耐久性的因素，本文选取5种典型金属导电纱线，首先分析洗涤次数、热定型温度及氧化时间对其电阻的影响。然后，以77 dtex镀银导电纱线织造不同尺寸的柔性传感器，进行30次洗涤测试，并用活性藏青BF-DB进行染色处理，以此分析洗涤和染色对传感器性能的影响。结果表明：三种因素对铜纤维的导电性能影响最大，而对铜丝和不锈钢导电纱线的导电性能影响最小，其耐洗涤性、耐热性及抗氧化性能良好。锦纶基镀银导电纱线电阻随着热定型温度的增大而减小，长度缩短；洗涤次数增加，其电阻有一定程度增大；氧化处理20 d后导电性能明显减弱。镀银导电纱编织的柔性传感器较耐洗涤，染色处理后其尺寸变小，但能维持稳定的导电性。     

导电纤维针织物的编织工艺优化探讨

主要探讨纬编针织工艺对导电纤维编织难度的影响因素,提出以实验的方法对编织难度分级描述的评价方法.分析讨论了不锈钢金属、碳和镀银3种不同导电纤维在纬编单面平针和双罗纹组织的情况下,采用不同的编织工艺参数对编织难度的影响趋势,以实现编织工艺的优化,这也为合理选择导电纤维纱线和优化纬编编织工艺做出了新的尝试.     

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。     

柔性传感针织物用不锈钢纱线与镀银纱线的性能

针织物弹性佳、柔性好,适合用作监测传感器的基底材料,所用导电纱线应具有弯曲性好、易于编织以及电阻稳定的特性.对比分析了不锈钢混纺纱线和镀银纱线的电阻、拉伸性能与勾结性能.得出结论为:不锈钢混纺纱中不锈钢纤维比例低,纱线强度大,易于针织,但纱线电阻沿长度方向不稳定;不锈钢纤维比例高时,纱线电阻稳定,但拉伸强度与勾结强度小...     

导电复合纤维基柔性应变传感器的研究进展

为促进导电复合纤维在柔性应变传感器领域的应用,从导电材料和柔性基体的结合方式出发,对传感器的制备方法进行综述分析,其制备方法主要分为3类,包括导电材料/柔性基体匀质复合纤维、导电材料包覆柔性纤维和柔性基体包覆导电纤维。在此基础上,对3类导电复合纤维传感器的性能进行比较分析,总结了各导电网络的传感性能。分析发现纤维的形变行为和导电网络的压阻效应决定了传感器的应变性能和敏感性,导电材料和柔性基体的界面作用是影响传感器稳定性和耐久性的关键因素,复合纤维及纤维集合体和多重导电的网络结构的研发有利于高性能传感器的开发。最后,介绍了导电纤维柔性应变传感器的应用情况和发展趋势,并提出了今后的研究方向。     

聚乳酸纤维纬编针织面料性能的研究

通过测试5种聚乳酸纤维纬编针织面料的透气、保暖及芯吸性能,探讨聚乳酸纤维纬编针织面料的服用性能.结果表明,聚乳酸纤维纬编针织面料具有良好的透气性及保暖性,但不存在芯吸性能.     

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。     

捻度对棉/氨纶/银丝包芯纱性能的影响

为了制备具有良好纺织特性的弹性导电纱线材料，以棉粗纱、氨纶、银丝为原料，通过设计原料的喂入方式及在环锭纺纱机的前罗拉与导纱钩之间附加定位装置，纺制以氨纶为纱芯、银丝与棉纤维螺旋包缠氨纶且棉纤维位于纱线表面的弹性导电包芯纱，探究捻度对纱线弹性、导电性、耐磨性和断裂强力的影响。以银丝紧贴氨纶表面包缠为模型，计算得到不同捻度下包芯纱中紧贴氨纶表面包缠的银丝长度的理论值。实验结果表明：包芯纱的弹性随捻度变化，在70捻/(10 cm)时包芯纱定伸长伸长弹性率、定负荷伸长弹性率较大；在包芯纱伸直(不伸长)状态下，纱线实测电阻值随捻度的增大而增大；在包芯纱伸长10%的状态下其实测电阻值小于伸直状态下等长度包芯纱实测电阻值，且在75捻/(10 cm)时伸长状态与伸直状态下的相同长度包芯纱的实测电阻值之差较小。     

圆形纬编针织物电极导电性能及电阻理论模型构建

为从理论上指导基于纬编针织物电极智能腿套的设计,建立电阻模块理论模型,选用2种导电材料、3种组织结构和4种电极尺寸制作了24种腿套试样,测试其热定形前后腿套电极部位的导电性能,探讨不同因素对织物电极等效电阻的影响,同时建立织物电极等效电阻线性拟合模型。结果表明:不同因素对织物电极导电性能均有显著影响,且原料对导电性能影响最显著;镀银纱织物热稳定性较好,对于需热定形处理的导电织物可选用镀银锦纶纱为原料;建立的电阻模块理论模型可用于定量分析和预测织物电极的等效电阻。     

喷气涡流纺金属丝包芯纱的制备及其结构与性能

为改善基于金属丝的织物导电线路的特性,采用了一种改进的喷气涡流纺纱方法,制备出面向织物导电线路的,以超细金属丝（直径50 μm）为芯丝的包芯纱,并对其结构与电学、力学性能进行了分析。所设计的喷气涡流纺纱装置可以250 m/min的纺纱速度实现对芯丝为超细金属丝的包芯纱的连续制备;制备的喷气涡流纺金属丝包芯纱结构从内到外依次为金属丝、平行无捻的芯纤维及包缠纤维;金属丝在包芯纱横截面中的位置分布以位于中心至距三分之一位置区间和距中心三分之一至三分之二位置区间类型为主;喷气涡流纺金属丝包芯纱的断裂强力比金属丝提高100%～200%,纤维的包缠形式与包缠量对包芯纱内部金属芯丝的电阻值变化率随伸长率的变化没有显著影响,表明喷气涡流纺金属丝包芯纱具有与原金属丝相接近的电学性能。     

集成柔性传感器无缝内衣原料与尺寸设计

研究集成柔性传感器无缝内衣的原料选择与最优尺寸设计,采用单因子控制变量以及正交试验法,选用不同地纱、面纱设计不同尺寸柔性传感器并测试其电阻大小。结果表明:以44 dtex裸氨为地纱,83 dtex涤纶色纱为扎口线,78 dtex锦纶色纱为面纱,78 dtex镀银导电纱线为添纱原料,设计柔性传感器尺寸为30个横列、40个纵行,使用适宜的编织参数,形成的无缝内衣具有优良的导电性和服用性能。     

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。     

抗静电织物的性能测试

介绍了经铜盐溶液处理后的腈纶抗静电纤维纺制抗静电纱的工艺配置,并进一步进行了试织,通过测量几种典型布样的表面比电阻、织物表面摩擦静电压、织物电荷面密度三项指标,分析了其抗静电性能.结果表明采用经2%铜盐溶液处理后的腈纶导电纤维抗静电纱所织制的抗静电织物具有良好的抗静电性能,可达到抗静电的目的.     

Determinants of electrical resistance change of in situ PPy-polymerized stretch plain woven fabric under uniaxial tensile strain

Although the conductive stretchable woven fabric has been widely used as the sensitive material of strain sensors monitoring human motion, it is lack of a deep understanding of the determinants of its electrical resistance change under uniaxial tensile strain. This study chose two kinds of typical stretchable plain woven fabric, i.e. cotton/spandex core-spun yarn fabric and polyester/spandex filament yarn fabric, and they were coated by in situ polymerization of polypyrrole. Their electromechanical responses under certain uniaxial tensile loadings were measured and compared. Meanwhile, by a multi-architecture analysis, i.e. the intrinsic resistance of yarns, the contact resistance of interlacing yarns and the contact resistance of adjacent yarns in parallel, several hypotheses were proposed and tested to determine the determinants of electrical resistance change under tensile strains. The results showed that the resistance change in woven fabric with in situ polymerization of polypyrrole mainly depends on the contact resistance of the adjacent conductive yarns in tensile direction, and the electromechanical responses of the cotton/spandex core spun yarn are significantly different from those of the polyester/spandex filament yarn. It was concluded that the conductive yarn density and fabric structure are critical parameters of woven fabric as resistive strain sensor.     

Utilization of the yarn pullout test in estimation of the reserved energy of rib knitted fabrics

The yarn pullout test is a prevailing and particular method to evaluate the effects of yarn properties and the structural characteristics of the fabric on the fabric mechanical performance. In this research, a theoretical model of yarn pull out is presented to determine the reserved energy of weft-knitted fabrics with rib 1 × 1 structure. This model is based on the fabric dimensional properties, i.e. stitch length, wale density, yarn diameter and contact angle of yarns. In order to appraise the proposed model, five different double jersey weft-knitted fabrics with rib 1 × 1 structure were produced and exposed to pullout test. Comparison between deviations of theoretical results from experimental results demonstrates that the presented theoretical model exhibits a rational estimation of the reserved energy in these fabrics.     

涤纶/碳纳米管柔性发热丝的制备及其性能

针对现有发热丝柔性差、不耐水洗等问题,提出在涤纶纱线表面均匀涂覆碳纳米管的柔性发热丝制备方 法。依据柔性发热丝制备工艺要求,设计了可在纱线表面均匀涂覆碳纳米管的实验系统。利用该系统在涤纶纱线 表面进行均匀涂覆碳纳米管实验研究,并对所制备的发热丝进行电阻测量、微观形貌观察及发热性能测试。结果 表明：采用这个实验系统可实现柔性发热丝的制备;长度为15 cm的发热丝平均电阻率为24.895 Ω·cm,标准偏差 为0.473 Ω·cm;微观形貌照片显示涤纶纱线表面均匀涂覆了一层网状结构碳纳米管材料;在施加36 v 电压下构建 的并联网状结构表面4 min内可获得50.3 ℃的加热温度。     

石墨烯黏胶纤维机织物的功能改性研究

制备同规格的普通黏胶纤维机织物、石墨烯黏胶纤维机织物及不同不锈钢丝质量分数的石墨烯黏胶纤维/不锈钢丝机织物,对比它们的导电、防电磁辐射、防紫外线、抗静电、力学(拉伸、弯曲、耐磨)及透气等性能。结果表明:普通黏胶纤维经石墨烯改进后,所制成的石墨烯黏胶纤维机织物的导电、防电磁辐射、防紫外线、抗静电、力学(拉伸、弯曲、耐磨)等性能都有所改善,其中防紫外线与耐磨性能提高显著,透气性能下降明显;石墨烯黏胶纤维/不锈钢丝机织物的导电、防电磁辐射、防紫外线和抗静电、经向拉伸断裂强力、纬向抗弯刚度、透气性能都优于石墨烯黏胶纤维机织物,纬向拉伸断裂强力、经纬向拉伸断裂伸长率、经向抗弯刚度及耐磨性能不及石墨烯黏胶纤维机织物;随着不锈钢丝质量分数在7.0%~20.0%范围内的增加,石墨烯黏胶纤维/不锈钢丝机织物的导电、防紫外线、抗静电、经向拉伸断裂强力、纬向抗弯刚度及透气性能增强,纬向拉伸断裂强力、经纬向拉伸断裂伸长率、经向抗弯刚度、耐磨性能减小,不锈钢丝质量分数变化对防电磁辐射性能影响较小。当不锈钢丝质量分数为7.0%时,石墨烯黏胶纤维/不锈钢丝机织物的综合性能最佳。