基于定制纤维铺放工艺的电加热织物制备及其半球成型性能

为开发既具有电热性能又满足对三维表面具有一定适应性的电加热织物,采用定制纤维铺放(TFP)工艺设计制备直线形、正弦波形、锯齿形和尖角形4种镍铬合金丝排布方式的电加热织物,研究电加热织物的电热性能和半球成型性能。结果表明:10 V直流电压下通电30 s,4种电加热织物表面最高平衡温度分别达到159.5、92.8、66.7和31.5℃,温度分布均匀;反作用力与镍铬合金丝排布方式密切相关;半球成型最终状态下,直线形电加热织物成型反作用力最小,表面褶皱和细观缺陷最少,且最大面内剪切角为32.26°;与未引入镍铬合金丝玻璃纤维基底织物相近,即直线形电加热织物半球成型性优于正弦波形、锯齿形和尖角形电加热织物。

柔性电加热织物的研究进展

柔性电加热织物是智能加热服装、热致变色服装等智能服装服饰的关键部件。本文总结了近年来柔性电加热织物的研究进展,对柔性电加热织物的基底材料和加热用导电材料进行了分类对比分析,概括了柔性电加热织物的制备方法和性能表征方法,并展望了其在智能服装服饰、智能保健医疗器材领域中的广阔应用前景,最后提出了柔性电加热织物目前存在的问题以及未来发展的方向。

电加热织物的研究与开发

以中厚涤棉机织物为基底,采用流延法制备还原氧化石墨烯/聚吡咯电加热织物,研究了氧化石墨烯质量分数对电加热织物电阻的影响以及电压与发热温度的关系,最后对织物的热稳定性和发热均匀性进行了测试。结果表明:氧化石墨烯质量分数为30%时,连接12 V电压,电加热织物稳定后的温度可达到40℃,发热均匀,热稳定性良好。

炭化三维间隔棉织物的制备及其电加热性能

为开发一种结构稳定可应用于压阻传感和电加热的功能型纺织品,研制出一种机织三维间隔织物基体,通过在惰性气体高温环境制备炭化三维间隔棉织物,应用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱和拉曼光谱对制备炭化棉织物纤维结构进行表征,研究其电加热性能。结果表明:炭化三维间隔棉织物具有很好的导电性,可视为均匀的电阻介质,且电阻变化率随着织物炭化温度升高呈指数降低;在较低炭化温度情况下电阻变化率较大,随着炭化温度升高,电阻变化率逐步降低。通过对织物升温效果与加热性能分析可知,织物在低于62.4℃时,其理论加热效率与升温温度呈等比关系,可应用于温度精准可控的电加热织物。

电热织物系统热传递模拟及其参数设计

为保证电加热服装的舒适性与安全性,并为其优化设计提供参考,通过Comsol软件建立了包含皮肤层的电热织物系统传热模型,考虑了热传导、热对流、热辐射3种传热方式,进行了多物理场耦合模拟。将模拟的瞬态结果与实验数据进行对比发现,二者随时间变化的温度曲线相近,且实时温度和最终温度相对误差均低于4%,说明模拟值与实验值之间具有良好的吻合性。通过该数值模型进行了稳态的参数化研究,拟合了皮肤温度与环境温度、风速、发热片加热温度、服装内外层热阻之间的线性关系,建立了皮肤温度预测模型,并应用模型设计电加热服装的相关参数。本文研究结果可为特定使用环境下电加热片的设计与选择提供理论参考。

智能电加热服的研究进展

综述国内外电加热服的研究进展。介绍了智能电加热服装设计的核心技术——智能控制技术、传感技术、电子器件与服装连接技术、信号处理及系统通讯等技术及其应用现状。从舒适性、功能性、服用性、安全性等方面总结了智能电加热服装有待解决的问题。认为:电加热服未来发展趋势主要表现在个性化调温、一体化织制、人衣交互、智能电加热服装功能升级等方面。

镀银纱线电热针织物的开发及性能评价

为开发保暖服用电加热针织物,使用镀银纱线织造了6款不同组织、不同镀银纱线含量的加热织物。基于电加热模块及红外线温度采集系统,对6款织物进行了电热性能实验,选取其中热稳定性最好、产热量最多的一款织物进行服装模拟发热实验。实验结果显示:常温下,双罗纹组织织物的电阻值比纬平针组织低,且电阻热稳定性更好;镀银纱线含量越高电阻值越低;通电时双罗纹组织织物表面温度分布更均匀且其中镀银长丝和涤纶短纤喂入比为3∶7的试样升温最明显,在6 V电压下,以该试样为发热元件的服装面料系统表面可获得35℃的加热温度,足以起到发热保暖效果且能保证人体热舒适性。

纬编提花导电针织物的电热性能

基于纬编针织物线圈的几何形态,构建一种提花导电针织物的电阻模型,并推导织物面电阻的理论计算式,同时开发不同导电纱成圈数占比的纬编提花导电针织物,通过试验对所建立电阻模型进行验证。结果表明,建立的电阻模型的电阻值与试验电阻值的最大绝对误差为0.104Ω,最大相对误差为6.42%,两者吻合程度较高,可以用该电阻模型预测纬编提花结构设计对导电针织物电学性能的影响。对纬编提花导电针织物进行热性能测试,织物平衡温度可达48.8~62.9℃,且热稳定性好,满足电加热服电热元件的要求。