纤维材料与可穿戴技术的融合与创新

针对目前柔性智能可穿戴领域面临的产品功能单一、续航能力低、穿着舒适性差及三维扭曲形变时与人体贴合性不佳等问题,研究了基于纺织、材料、电子、通信、生物、能源及环境等多学科交叉领域的柔性智能可穿戴纺织品,分析了纤维基柔性智能可穿戴器件的制备方法、组成结构、三维形变与性能之间的关系。综述了近年来可穿戴技术与产品的研究进展及纤维材料在柔性应变传感器、有机电化学晶体管基生化传感器、超级电容器、微生物燃料电池等柔性智能可穿戴领域的最新应用,指出可穿戴技术与纺织材料的融合是可穿戴产品发展的必然趋势和客观需求。

三维角联锁机织复合材料的冲击破坏有限元模拟分析

为研究层层接结三维角联锁机织复合材料的抗高速冲击性能,以指导抗冲击材料的结构设计,通过有限元分析的方法,计算此材料在具有不同入射速度弹体冲击下的动态响应。通过对比各种冲击条件下弹体的速度与时间曲线、加速度与时间曲线、材料渐进破坏扩展及最终破坏形态等的结果发现:冲击过程中,弹体的速度变化可被划分成2个阶段;弹体的加速度波动情况可直接反映复合材料靶体吸收弹体动能的动态规律;此外,经纱发生波浪状屈曲的区域是该类材料的重要结构部位,应在设计抗冲击型三维角联锁机织复合材料时进行局部强化与结构优化。

聚乙烯醇-乙烯共聚物纳米纤维增强聚丙烯微米纤维复合空气过滤材料的结构与性能

为提高常规纤维基空气过滤材料的过滤性能,采用熔融共混相分离法制备得到聚乙烯醇-乙烯共聚物(PVA-co-PE)纳米纤维并制成悬浮乳液,将聚丙烯(PP)针刺基材浸渍到悬浮乳液中进行冷冻干燥处理,得到PVA-co-PE纳米纤维增强PP微米纤维骨架复合空气过滤材料。借助傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、静电电位计、孔径分析仪及滤料综合测试台对过滤材料的结构及性能进行表征。结果表明:当纳米纤维的面密度为9.34 g/m^2时,复合空气过滤材料对尺寸为0.3μm的NaCl气溶胶粒子的过滤效率为99.936%,阻力压降为81 Pa,品质因数为0.0919 Pa-1,且复合过滤材料的拉伸强度及拉伸模量相比PP针刺基材均增加50%。

OBC/SF复合软骨支架的制备及性能

采用TEMPO/Na Br/Na Cl O体系对细菌纤维素(BC)进行氧化改性,然后以氧化细菌纤维素(OBC)、丝蛋白(SF)作为基础材料,负载骨形态发生蛋白(BMP-2),经电凝胶技术制备负载BMP-2的OBC/SF复合水凝胶。通过扫描电镜(SEM)、孔隙率、力学性能、体外降解率测试对所制备的复合水凝胶进行表征,将软骨细胞种植于负载BMP-2的OBC/SF复合水凝胶支架上进行体外联合培养,观察软骨细胞在支架中的增殖情况。结果表明:该OBC/SF复合水凝胶是一种具有细腻、疏松的双网络孔隙结构,良好的降解性能、优异的力学性能,适合细胞增殖的骨组织工程支架材料;BMP-2的加入有诱导软骨细胞分化,维持软骨细胞特点的作用。

石榴皮提取液对羊毛纤维的超声波染色

以干燥石榴皮作为原料,用水煮法提取天然石榴皮色素对羊毛纤维进行常规染色和超声波染色,研究染液浓度、染色时间、染浴pH值、染色温度对石榴皮染色羊毛的染色深度和颜色特征值的影响。实验结果表明:石榴皮色素适合于羊毛纤维的染色,超声波对石榴皮色素上染羊毛纤维具有明显的增深作用,随着染液浓度、染色时间和染色温度的增加,染色羊毛纤维的K/S值增加;超声波染色条件下的石榴皮染色羊毛纤维的耐皂洗牢度和摩擦牢度有一定的提高,均达到3级以上。

基于低熔点涤纶长丝的棉涤氨包芯纱开发

采用低熔点涤纶长丝、氨纶长丝、棉纤维纺制5种不同长丝张力的复合包芯纱,并对纱线条干CV值、断裂强力、毛羽数等性能指标进行测试。优选其中两种棉涤氨复合包芯纱,分别织造纬平针织物,并对织物进行110℃热处理,测试织物热处理前后的基本性能。结果表明,低熔点涤纶长丝张力为20 cN、氨纶长丝张力为10 cN条件下制备的棉涤氨复合包芯纱性能最优,其纬平针织物经热处理后低熔点涤纶长丝产生热收缩,带动线圈收缩,织物线圈结构更加紧密,织物的抗起毛起球性能和力学性能均有所提高。通过简单热处理来改善针织物性能的方法效率高、能耗低、环保无污染。

声波振动对聚丙烯腈/二甲基甲酰胺溶液流动性能的影响

运用不同功率、频率的声波分别作用于聚丙烯腈/二甲基甲酰胺(PAN/DMF)溶液,利用旋转黏度计测量其黏度,对不同振动参数处理后的溶液的流动性进行了表征,分析了振动参数对PAN/DMF溶液流动性能的影响规律,并对振动处理后的PAN/DMF溶液进行静电纺丝实验。结果表明,当频率小于20 kHz时,声波振动对溶液的流动性能几乎没有影响;当频率大于或等于20 kHz时,声波处于超声波段,振动能明显降低PAN/DMF溶液的黏度,最大降低率可达29%,显著提高了其流动性和可纺性。选择频率为21 kHz,功率为1 000 W的振动参数处理后的PAN/DMF溶液进行静电纺丝试验,纤维的平均直径由1.14μm减小为0.69μm,减小了39%。最后从理论上分析了超声波振动的降黏机理。

棉织物的壳聚糖改性处理及胭脂虫红染色

为了改善胭脂虫红对棉织物的染色性能,采用过氧化氢和壳聚糖对棉织物进行改性处理。通过分析比较织物的强力和醛基含量,优选出合适的氧化剂质量浓度为2 g/L。探讨壳聚糖含量对胭脂虫红上染率和织物撕破强力的影响,确定壳聚糖的质量浓度为15 g/L。胭脂虫红在乙醇-水体系中对壳聚糖改性棉织物的染色热力学曲线为朗格缪尔型,且平衡上染量随染色温度的升高而增加。色牢度测试结果表明,壳聚糖处理氧化棉织物的耐水洗和耐摩擦牢度均有一定的提升。棉织物经壳聚糖改性处理后织物表面接触角增加,芯吸高度下降。

具有间隔色彩效果的纱线制备及性能研究

采用有色涤纶长丝与天然纯棉纤维为原料,制备出一种具有间隔色彩效果的新型复合纱线。为探讨该复合纱线的工艺优化方案,研究了涤纶长丝预加张力、捻系数、后区牵伸倍数(E后)、涤纶长丝含量等工艺参数对纱线的性能影响。结果表明,有色涤纶长丝张力为15 cN、捻系数为380、后区牵伸倍数为1.5、涤纶长丝含量为20%时,纱线的综合性能较佳,且纱线色彩丰富、具有独特的立体视觉效果。该纺纱方法科学地实现了纤维间色彩的调配,达到物理配色的目的,对提高色纱产品品质、促进色纱的实际生产应用等具有指导意义。

热处理对含低熔点涤纶长丝针织物性能的影响

为探究热处理对含低熔点涤纶长丝针织物性能的影响,采用赛络菲尔包芯纺,制备棉、氨纶、低熔点涤纶复合纱,并织造纬平针织物。采用载体染色法,观察低熔点涤纶长丝在复合纱中的包缠和黏结情况,并对织物进行热处理,观察线圈间黏结点及织物线圈密度变化,探讨90、100、110℃热处理对织物性能的影响。结果表明:随着热处理温度的升高,织物的脱散性、抗起毛起球性能得到改善;热处理温度为100℃时,织物线圈密度最大,织物的克质量和拉伸断裂强力最高。

5-氟尿嘧啶/α-氰基丙烯酸酯载药医用胶的制备与特性研究

以α-氰基丙烯酸酯为载体,采用静电喷的方法制备5-氟尿嘧啶与α-氰基丙烯酸酯的载药微球。将制备的载药微球分散入α-氰基丙烯酸酯中,即制备成载药医用胶。IR和SEM对微球及载药医用胶进行的结构表征和形态观察,紫外分光光度仪对载药医用胶在模拟体液中的释药性能进行考察,测试了载药医用胶的力学性能变化,结果表明,5-氟尿嘧啶和α-氰基丙烯酸酯之间有比较强的分子间作用力,微球表面呈褶皱状,粒径分布在0.2μm-5μm之间;载药医用胶具有良好的药物控释性能,释药速率随微球加入量的增多而加快、随模拟体液p H值的降低而减缓。掺入少量微球后,医用胶的粘接性能会随着加入微球量的增多而增强。

基于三维介孔碳的莱克多巴胺电化学检测方法

以ZnO为硬模板,淀粉为碳源,通过简单的混合干燥-碳化-模板去除策略,构建了一种具有三维内联结构的介孔碳材料。将制备的三维介孔碳(孔径尺寸约为30 nm)作为玻碳电极修饰材料,发现其能极大地增强瘦肉精分子莱克多巴胺的电化学氧化信号。通过物理和电化学表征发现,制备的三维介孔碳具有较大的比表面积和丰富的介孔结构,能显著提高电极表面电子转移速率和目标分子吸附能力。基于三维介孔碳对莱克多巴胺显著的电化学增敏效应,提出了一种高灵敏的莱克多巴胺电化学检测方法,线性检测范围为25~2000 nmol/L,检出限为4.39 nmol/L。