变化蜂巢织物基压力传感器的制备及性能研究

为改善织物基柔性压力传感器的灵敏度、响应性和稳定性,通过机织结构设计将微结构引入棉织物中,织造了具有圆顶形微表面结构的变化蜂巢组织织物。以变化蜂巢织物、炭黑(CB)和聚乙烯醇(PVA)为原料,采用浸烘法制备了不同的传感织物。测试了炭黑质量分数与传感器电阻的关系,并对制备的传感器结构形貌和力学传感性能进行表征,探讨其在人体运动监测中的应用。结果表明:在炭黑质量分数为5%时,传感器电阻降至20 kΩ/cm,制备的传感器具有较高的灵敏度,较小的迟滞性,在不同压力和压缩速率条件下均能保持良好的稳定性、重复性及耐用性。认为:制备的传感器可以应用于人体运动监测,包括手指按压、指关节、手腕和肘关节弯曲运动等。

基于U-Net卷积神经网络的织物压力传感阵列串扰解决方法

为解决压阻式柔性压力传感阵列中存在的异常传感单元与串扰现象导致采集到的压力数据不准确的问题,构建了具有32×32个传感单元的压阻式柔性织物压力传感阵列系统,对传感单元检测值出现异常的原因进行了分析,采用中值滤波算法对系统获取的压力分布云图中的异常值进行处理;针对串扰现象,构建了U-Net卷积神经网络模型,采用机器学习方法对织物压力传感阵列系统生成的压力云图进行修正,设计了模型输入、输出数据集的采集方法。结果表明,经中值滤波算法处理后的压力云图的峰值信噪比处于30~40 dB之间,反映出中值滤波算法对异常值处理的效果较为理想;U-Net卷积神经网络模型训练过程中的均方根误差最终达到7.1,表明模型获得了较好的训练效果,通过与无串扰效应的柔性压力传感阵列采集的压力云图进行对比,表明U-Net模型能够有效消除串扰现象对织物压力传感阵列压力云图显示结果的影响。

层叠式织物压力分布传感系统的构建及测试

为实现对人体或物体的压力分布特征的监测,构建了一种层叠式织物压力分布传感系统。该系统由织物压力传感阵列、封装织物层以及数据采集模块组成,织物压力传感阵列由两层基底织物对向叠放构成,其中沿上层基底织物底面纬向和下层基底织物顶面经向分别等间隔缝纫有镀银导电纱线并印刷压敏材料,在经向和纬向导电纱线的交会处形成传感单元。对织物压力分布传感系统的传感单元的电力学性能进行了实验研究,并对构建的织物压力分布传感系统进行了测试。结果表明:传感单元电阻值的倒数与压强近似呈线性关系,展现出良好的压阻响应特性;经过500次循环压力测试,传感单元可对外界信号作出稳定的响应;采用双层叠合结构的压力传感阵列使织物压力分布传感系统中各传感单元初始状态一致性较好,并有效减轻了传感单元之间因串并联通路而引入的噪声干扰,因此可较好地呈现被测物体所施加压力的分布特征。

基于压力织物的地组织用包覆纱的成型

以40 D氨纶为芯纱、70D锦纶为包覆纱,针对功能压力服装的织物地组织用包覆纱设计了不同的成型工艺参数,分析了不同结构特征下包覆纱的拉伸性能,利用正交试验探讨了包覆工艺中的主要影响因素:内层包覆纱捻度(内捻度)、内外层包覆纱捻度比(内外捻度比)和氨纶牵伸倍数对成纱性能的影响。试验结果表明:纱线弹性回复率随包覆纱捻度的增大而增大,应力松弛率随包覆纱捻度的增大而减小;影响纱线弹性伸长的因素依次为:内捻度>内外捻度比>牵伸倍数;优化内捻度为1600捻/m,内外捻度比为70%,牵伸倍数为2.6,此时,压力织物地组织用包覆纱的拉伸弹性最好。

智能可穿戴柔性压力传感器的研究现状与发展趋势

探讨国内外可穿戴柔性压力传感器的研究进展。分析当前柔性压力传感器的缺陷和在智能纺织品中应用的局限性因素。系统阐述柔性织物基压力传感器的制备、工作原理、结构、工艺与性能,重点探讨柔性织物基压阻式、电容式、压电式压力传感器和三维织物基压力传感器的传感性能,总结柔性织物基压力传感器开发、应用研究中需要解决的问题。结果表明,柔性织物基压力传感器及其结构的创新研究在智能可穿戴领域具有推动性作用。

足踝形态与弹性护具压力分析及应用研究

弹性护踝为足踝提供一定的压力而起到保护作用,但是压力过大或是分布不均会带来不舒适性,为提高弹性护踝的舒适性,本研究扫描了306个足踝样本数据,分析弹性护踝织物经纬线与足踝形态曲线之间的映射关系,通过凸闭曲线的方式构建弹性护踝相应的形态曲线,确立足踝形态与弹性护踝形态以及织物拉、压力之间的关系。根据扫描样本数据,建立足踝和弹性织物的标准模型,通过与标准模型的比例系数,将足踝尺寸划分为9个类型组。以特征曲线为代表计算了不同足踝尺寸类型的最大压力及相应的位置,结果显示6个适合的护踝尺寸,同时找出弹性护踝对足踝产生的极小压力区域。结合影响压力变化的织物弹性系数和织物伸长量要素,提出形态变化的方法增加相应位置所需压力,从而消除压力分布不均的问题。

基于功能磁共振的织物触压舒适度脑感知研究进展

针对织物接触人体皮肤所产生的压、挤、摩擦等作用在人体中的综合表征问题,通过对比国内外织物接触压力舒适性评价方法的优劣,并结合现代先进医学影像技术功能磁共振成像(f MRI)技术,从时空分辨率和织物感知神经环路2个方面,证明了f MRI大脑皮层评价对皮肤触觉真实感知可视化表达的唯一性。结合国内外相关案例,指出与舒适性有关的脑区可能位于对侧次级感觉皮层脑区,而不舒适感可能是在杏仁核区域。在可行性问题上,通过合理控制环境、人体因素、刺激时间以及引入呼气末二氧化碳回归量可将实验可信度由0.4以下成功提高至0.82。结果证明f MRI将成为纺织材料与工程领域中认知解答穿着中的接触舒适性的客观表征与机理认知的新的实践性方法。

间隔织物顶破性能研究

为了研究间隔织物顶破性能的影响因素,汇总了8种间隔织物进行顶破性能测试,研究了顶破裂口形状与间隔织物结构的关系,并分析了间隔丝细度以及总密度、厚度对间隔织物顶破性能的影响。结果表明,在间隔纱细度、厚度近乎等同的情况下,随着织物总密度的提高,其需要的顶破强力也越大,二者呈正相关的关系。在间隔纱细度、总密度近乎等同的情况下,我们探究间隔织物的厚度与顶破强力的关系,可以发现:织物越厚,需要的顶破强力也相应提高。在织物厚度、总密度相差无几的情况下,间隔纱的细度越大,所需的顶破强力稍微大一些。除去实验因素,在实际生产中,间隔织物的顶破强力还可能与上下表面层组织结构、表纱原料、后整理工艺等有关。

THE ROLE OF PRESS FABRIC PRESSURE UNIFORMITY AND PORE SIZE ON DEWATERING AND REWET DURING PRESSING

New procedures for measuring the pressure uniformity and pore size of press fabrics have been developed to study their role in the dewatering efficiency of a wet paper sheet and fabric system during pressing. The press nip profile of a single nip can be simulated in the laboratory using a custom built Servo-hydraulic Press Nip Simulator (SPNS) and is used to evaluate the final dryness and rewet of a handsheet with press fabric(s). Pressure uniformity can be measured with a flexible high-resolution transducer and pore size; both tests measured using water as the fluid are performed on compressed press fabric samples. A strong correlation is found between pressure uniformity parameters, mean flow pore size and final dryness for different sheets. Rewet is measured "directly" using a tracer fluid in the press fabric in our SPNS tester. Preliminary results indicate a significant reduction in rewet for some sheets with the use of an anti-rewet layer in combination with certain press fabric designs.