基于不同散热机制的调温纺织品材料研究进展

为满足人体对热舒适性的需求,同时降低建筑暖通空调系统的能源消耗,研究人员正积极探索具有调温功能的纤维、纺织品以及服装。这些功能纺织品通过调节热量的传递来调控人体的温度,为人体创造舒适的微气候环境。根据调温纺织材料最新研究进展,对基于热传导、热对流、热辐射和蒸发四种散热机制进行调控的调温纺织品进行分类,并详细阐述了其保温或降温原理。按传热通道的不同,将基于热传导的调温纺织品分为固相和气相热传导调温纺织品;将基于热对流的调温纺织品分为气相和液相热对流调温纺织品。从不同调控范围出发,将基于热辐射的调温纺织品分为单波段和多波段辐射调温纺织品。最后,针对蒸发散热机制下的调温纺织品,从静态和动态的结构设计角度,分别将其分为定向水输送的蒸发调温纺织品和动态水响应的蒸发调温纺织品。在此基础上,总结了基于不同散热机制进行调控的调温纺织品的研究思路、制备方法和温控效果,并对未来的研究方向进行了展望。

纺织品冷暖感的表征指标

采用LDMG-1型寝具保温仪和LD-1型服装保温仪,研究纺织品冷暖感在测试的物理量上的反映以及冷暖感的表征指标,以弥补主观评价和采用瞬态热流量最大值Q_(max)表征纺织品冷暖感的缺陷。选取8款不同材质和不同填充量的寝具和2类不同材质的服装作为试样,通过研究和分析,获得如下结论:纺织品的冷暖感在试验板消耗的加热功率曲线和温度曲线上都有明显反应,但是,加热功率曲线更能够反映纺织品的冷感特性;纺织品冷暖感应该用冷感时间和冷感散热量两方面指标进行表征。冷感散热量指标包括冷感时段总散热量(W_1)和纯冷感散热量(W_2),后者比前者更具可比性。冷感时间越长、纯冷感散热量越大,冷感越强。

多层机织物接触界面的空气层热阻

为了研究多层机织物组合叠加时,机织物界面之间的空气层对其保温性能的影响,借助有限元软件建立了各向异性机织物模型,并计算了机织物不受界面接触空气层影响时的热阻。将模型得到的织物热阻与Thermolab Ⅱ Tester KES-F7型保温仪测试得到的热阻进行比较,确定了机织物界面之间空气层热阻。研究结果表明:多层机织物接触界面的空气层热阻随着其表面粗糙度的增加而显著增加,并且两者呈线性关系,相关系数为0.90;空气层热阻占机织物自身热阻的比率为43.3%~104.2%。因此由粗糙度引起的机织物界面的空气层热阻对提高机织物的保温性能具有至关重要的作用。

基于单平板式织物热性能测试仪的纺织品冷感测试方法与指标

为弥补现有织物冷感测试方法的缺陷,基于单平板式织物热性能测试仪,建立了模拟人体、纺织品、环境三者之间热交换关系的纺织品冷感测试方法。从测试所得的物理量中提取了冷感的表征指标,同时对试样冷感进行分类,并探究了纤维堆砌结构对冷感的影响。选取11种不同材质的平面状纤维制品试样和4种其他冷感材料进行主观评价和客观试验。结果表明:测试的样品分为无明显冷感、有明显冷感和有明显持续冷感3类;试样的最大瞬态热流密度值和最大热流吸收速率值越大,冷感越强;冷感时间和冷感散热量反映了冷感持续时间和人体为维持恒定体温所散失的热量,其值越大,冷感越强;冷感随着层数的增加而缓慢增加。

风速影响下羽绒服保暖性能定量研究

为定量研究风速对羽绒服保暖性能的影响,定制了4件单位填充量分别为50g/m^(2)、80g/m^(2)、110g/m^(2)、140g/m^(2)的羽绒服,在设定的温湿度环境条件下,利用LD-1型暖体假人测试不同风速对服装热阻值的影响规律。实验结果表明:风速从0.5m/s增加到13.0m/s,服装整体热阻下降25.2%-35.9%,羽绒服固有热阻下降21.1%-35.4%,空气层热阻下降80.0%-82.3%并接近零值。随着风速增加,服装总散热量增加,对流换热量增加,辐射换热量减小。对流换热量和辐射换热量在小风速时受风速影响较大,当风速继续增加两者上升幅度减缓。

Thermal Insulation Properties of Microfibrillated Cellulose Aerogel

Microfibrillated cellulose(MFC)aerogels are bio-based materials with high thermal resistance.In this study,MFC aerogels and MFC-kapok composite aerogels were prepared.A series of experiments were carried out in a climate chamber to study the influence of MFC concentration,the temperature gradient,testing methods and introduction of kapok fibers on the thermal insulation properties of aerogels.The results suggested that the density of MFC aerogels was less than 10 mg/cm3 and the porosity was higher than 99%.Besides,the minimum thermal conductivity of MFC aerogels was 0.0357 W·m-1·K-1 observed at 0.8%MFC aerogels.The minimum thermal conductivity of MFC-kapok composite aerogels was 0.0382 W·m-1·K-1 when the ratio of MFC to kapok was 2∶6.

空气层与纤维絮片的保暖性能

为了探究厚度对空气层、纤维絮片组合试样保暖性能的影响,运用平板法进行试验,测试了空气层试样、超卷曲聚酯絮片组合试样、牦牛绒絮片组合试样在不同厚度下的热阻和导热系数。结论证实:随着厚度增加,空气层热阻先增加后趋于平稳,导热系数显著增加;纤维絮片热阻增加显著,导热系数增加不明显;厚度小于1 mm的空气层保暖效果较好,最适宜制作充气式保暖服装。