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静电纺P(VDF-TrFE)纳米纤维在柔性压电传感与能量收集领域的研究进展

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复合材料学报 2024年第3期41卷 1141-1152页

作者：屈展夏广波方剑苏州大学纺织与服装工程学院苏州215021 苏州大学现代丝绸国家工程实验室苏州215023

压电聚合物聚偏氟乙烯-三氟乙烯(P(VDF-TrFE))作为聚偏氟乙烯(PVDF)典型的共聚物,具有优异的压电性能、机械性能及生物相容性。因此基于P(VDF-TrFE)静电纺压电网膜的柔性压电传感器与能量收集器在可穿戴电子设备、智能纺织品及医疗健康... 详细信息

压电聚合物聚偏氟乙烯-三氟乙烯(P(VDF-TrFE))作为聚偏氟乙烯(PVDF)典型的共聚物,具有优异的压电性能、机械性能及生物相容性。因此基于P(VDF-TrFE)静电纺压电网膜的柔性压电传感器与能量收集器在可穿戴电子设备、智能纺织品及医疗健康系统等领域有着广阔的前景,能够将触觉/压力、应变、声波甚至生理微振动等信号转换为电学信号或低功率的电能。本文旨在深入分析P(VDF-TrFE)压电性能的机制,总结各种提升静电纺P(VDF-TrFE)纳米纤维压电性的策略,全面概述P(VDF-TrFE)基柔性压电传感与能量收集方面的应用,特别是在压力与触觉传感、声传感、生物组织传感、生理微振动传感及能量收集等领域的研究进展。阐述了静电纺压电聚合物纳米纤维的新兴应用场景,并讨论了该领域目前的挑战和未来前景。

关键词： P(VDF-TrFE) 静电纺丝法纳米纤维传感能量收集 PVDF 压电

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电热织物系统热传递模拟及其参数设计

纺织学报 2024年第2期45卷 206-213页

作者：程子琪卢业虎许静娴苏州大学纺织与服装工程学院江苏苏州215021 现代丝绸国家工程实验室江苏苏州215123

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... 详细信息

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。

关键词：电加热织物系统热传递模拟皮肤温度预测模型参数设计

智能背景下机器学习在柔性应变传感器中的应用研究进展

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纺织学报 2024年第5期45卷 228-238页

作者：卢妍洪岩方剑苏州大学纺织与服装工程学院江苏苏州215021 苏州大学现代丝绸国家工程实验室江苏苏州215123

为深入研究智能纺织品中柔性应变传感器的发展,探讨了其在检测人体运动轨迹、力学/声学特征以及各类生理指标信息方面的应用,着重阐述了机器学习在提升整个柔性应变传感系统性能方面的作用。通过系统综述最新研究进展,旨在深化对机器学... 详细信息

为深入研究智能纺织品中柔性应变传感器的发展,探讨了其在检测人体运动轨迹、力学/声学特征以及各类生理指标信息方面的应用,着重阐述了机器学习在提升整个柔性应变传感系统性能方面的作用。通过系统综述最新研究进展,旨在深化对机器学习在基于智能纺织品的柔性应变传感器领域应用的理解。介绍了几种常见柔性应变传感器的原理结构和相关研究,并概述了与柔性应变传感器阵列相结合的先进机器学习算法;系统分析了基于智能纺织品的柔性应变传感器结合机器学习在不同领域中的最新研究,强调了在柔性应变传感器中使用机器学习的益处;最后针对基于智能纺织品的柔性应变传感器结合机器学习的应用所面临的挑战以及如何提升整个传感系统的实用性进行展望,以期能够推动机器学习在柔性智能可穿戴领域的广泛应用,从而进一步推动智能材料与智能纺织品的发展。

关键词：柔性应变传感器机器学习信号处理智能纺织品智能材料

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载有MXene的钴氮掺杂碳纳米纤维在锂硫电池中的应用

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纺织学报 2024年第4期45卷 24-32页

作者：宋贝贝赵浩阅李欣宇屈展方剑苏州大学纺织与服装工程学院江苏苏州215021 苏州大学现代丝绸国家工程实验室江苏苏州215123

为缓解锂硫电池中多硫化物的穿梭效应,在钴氮掺杂纳米纤维中引入MXene纳米片,利用静电纺丝与高温炭化技术,制备了载有MXene纳米片的钴氮掺杂碳纳米纤维(MX-Co/N-PCNFs),并将其作为锂硫电池中间层,探讨了MX-Co/N-PCNFs中间层的形貌结构和... 详细信息

为缓解锂硫电池中多硫化物的穿梭效应,在钴氮掺杂纳米纤维中引入MXene纳米片,利用静电纺丝与高温炭化技术,制备了载有MXene纳米片的钴氮掺杂碳纳米纤维(MX-Co/N-PCNFs),并将其作为锂硫电池中间层,探讨了MX-Co/N-PCNFs中间层的形貌结构和MXene的添加对于多硫化物的吸附以及电池电化学性能的影响。结果表明:当MXene分散液质量浓度为90 mg/mL,炭化温度为800℃时,得到的MX-Co/N-PCNFs比表面积为257.5 m^(2)/g;将其作为中间层组装的电池,在0.2 C倍率下,循环100圈后,仍具有971.5 mA·h/g的容量;1 C倍率长循环400圈后,每圈容量衰减仅为0.063%;在高硫负载(4 mg/cm^(2))、0.5 C下循环50圈后,容量仍保持在853 mA·h/g,优于不添加MXene纳米片的中间层。

关键词：静电纺丝碳纳米纤维中间层 MXene 锂硫电池

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新型热防护材料研究进展

丝绸 2024年第2期61卷 95-105页

作者：项舒琪卢业虎苏州大学纺织与服装工程学院江苏苏州215006 苏州大学现代丝绸国家工程实验室江苏苏州215006

为分析热防护材料领域研究现状和未来发展趋势,文章采用信息可视化、网络分析的研究方法,以Web of Science(WOS)数据库及中国知网(CNKI)数据库中近30年(1993年1月—2023年6月)热防护材料相关的文献作为数据来源绘制可视化信息图谱,对发... 详细信息

为分析热防护材料领域研究现状和未来发展趋势,文章采用信息可视化、网络分析的研究方法,以Web of Science(WOS)数据库及中国知网(CNKI)数据库中近30年(1993年1月—2023年6月)热防护材料相关的文献作为数据来源绘制可视化信息图谱,对发文量、发文国家地区和机构、研究方向、核心作者、关键词等元素逐一进行分析,剖析热防护材料研究领域的发展动态、研究热点及前沿趋势。结果显示,美国、中国为主要研究国家,在该领域居重要地位;LI J(Li Jun)、SONG G W(Song Guowen)、SU Y(Su Yun)、LU Y H(Lu Yehu)、王云仪、朱方龙等作者为该领域的核心作者,在热应激、热防护服的研究中具有重要影响力;热防护服的热防护性与传热机制、人体的热生理与热舒适为活跃的研究主题与研究热点;相变材料、气凝胶、形状记忆织物、蜂窝夹芯织物、三维间隔织物为当前的研究热点材料,新型热防护材料的研发、服装内部结构的优化是未来研究中有效应对热应激的解决方法,是兼顾热防护服的热防护与热舒适平衡的重要途径。

关键词：热防护材料 CiteSpace 可视化分析热应激热舒适热防护性

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辐射降温技术在服装上的应用研究进展

现代纺织技术 2024年

作者：王燚若男闫佳宁范美馨周广杰戴宏钦苏州大学纺织与服装工程学院苏州大学现代丝绸国家工程实验室

辐射降温作为一种无源输入的降温技术，可实现零能耗、零污染的自发降温，为应对环境变化和调控人体热舒提供了创新的能源解决方案。文章聚焦于辐射降温技术在服装领域的应用与性能评价，介绍了基于人体热交换模型及Kirchhoff热辐射定... 详细信息

辐射降温作为一种无源输入的降温技术，可实现零能耗、零污染的自发降温，为应对环境变化和调控人体热舒提供了创新的能源解决方案。文章聚焦于辐射降温技术在服装领域的应用与性能评价，介绍了基于人体热交换模型及Kirchhoff热辐射定律的高透射和高发射降温机制；综述了以膜态复合材料以及纤维态织物为代表的辐射降温材料的材料选择与制备工艺；讨论了光谱分析、织物热测量对比和服装真人试验3种性能评价方式。综述发现，辐射降温技术在服装领域大有可为，未来在材料的降温效率、改善服用性能、简化制备工艺、优化服装整体评价方法等方面持续优化材料的制备工艺与评价体系，以及拓宽材料的实用功能如吸湿、抗菌等，将助力推动实现辐射降温服用材料的产业化发展。

关键词：功能性服装红外辐射辐射降温人体工学高发射高透射

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充气调温抗浸服的研制与保暖性评价

纺织学报 2024年第7期45卷 159-164页

作者：陈乔丹牛蒙蒙卢业虎苏州大学纺织与服装工程学院江苏苏州215006 现代丝绸国家工程实验室江苏苏州215123

为满足海上作业人员在不同作业环境中对服装保暖性的需求,研制了一种保暖层为气凝胶材料的充气调温抗浸服。采用“Newton”出汗暖体假人测试了在不同保暖材料(气凝胶、丝绵)、压力状态(无压、低压、高压)和充气量(未充气、1/3充气量、2/... 详细信息

为满足海上作业人员在不同作业环境中对服装保暖性的需求,研制了一种保暖层为气凝胶材料的充气调温抗浸服。采用“Newton”出汗暖体假人测试了在不同保暖材料(气凝胶、丝绵)、压力状态(无压、低压、高压)和充气量(未充气、1/3充气量、2/3充气量、充满气)下的抗浸服总热阻和局部热阻。结果表明:无压条件下,充气调温抗浸服(未充气)的热阻显著高于丝绵抗浸服;随着压力的增大,抗浸服的总热阻和局部热阻均降低,但2件抗浸服的保暖性无显著差异;在施压条件下,充气调温抗浸服随着充气量的增加,服装总热阻显著高于未充气状态的热阻。因此,所制备充气调温抗浸服可动态调节服装的保暖性能。

关键词：充气服装抗浸服保暖性暖体假人充气量

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丁香酚/桑皮微纳米纤维膜的制备及其性能

纺织学报 2024年第8期45卷 72-80页

作者：杨培芹潘志娟苏州大学纺织与服装工程学院江苏苏州215021 现代丝绸国家工程实验室(苏州) 江苏苏州215123

为进一步将废弃的桑树枝回收利用,开发功能性桑皮纤维,实现蚕桑产业副产物的高值化利用,通过微生物-酶-超声波联合脱胶法,辅以破壁工艺提取桑皮微纳米纤维,制备了丁香酚/桑皮微纳米纤维膜,研究了丁香酚质量浓度对纤维膜抗菌性、透湿性... 详细信息

为进一步将废弃的桑树枝回收利用,开发功能性桑皮纤维,实现蚕桑产业副产物的高值化利用,通过微生物-酶-超声波联合脱胶法,辅以破壁工艺提取桑皮微纳米纤维,制备了丁香酚/桑皮微纳米纤维膜,研究了丁香酚质量浓度对纤维膜抗菌性、透湿性和力学性能的影响,并以巨峰葡萄为对象分析了常温(25℃)下纤维膜的水果保鲜效果,测定了贮藏过程中葡萄的外观、质量损失率、腐烂率和维生素C含量等指标的变化。结果表明:丁香酚/桑皮微纳米纤维膜具有良好的透湿性和力学性能;丁香酚质量浓度为0.4 mg/mL的丁香酚/桑皮微米纤维膜对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的抑菌率接近80%,丁香酚质量浓度为0.3 mg/mL的丁香酚/桑皮纳米纤维膜的抑菌率可达90%左右,且在常温下能有效保持葡萄的新鲜度,减缓水分的散失、腐烂并抑制维生素C的流失。

关键词：桑皮纤维微生物-酶脱胶微纳米纤维膜丁香酚水果保鲜

基于熔池原位冶金的电弧增材制造Al-Cu-Li合金显微组织与硬度

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金属学报 2024年第5期60卷 661-669页

作者：黎康杰孙泽羽何蓓田象军北京航空航天大学大型金属构件增材制造国家工程实验室北京100191

随着航空航天领域对大型轻量化构件的需求日益增加,研发新型Al-Li合金制备技术能够提升制造效率,减轻构件重量。本工作采用一种Al-Cu合金丝材与Al-Li二元合金粉末同步输送的电弧增材制造方法,成功制备了Al-Cu-Li合金试样。利用OM、SEM、... 详细信息

随着航空航天领域对大型轻量化构件的需求日益增加,研发新型Al-Li合金制备技术能够提升制造效率,减轻构件重量。本工作采用一种Al-Cu合金丝材与Al-Li二元合金粉末同步输送的电弧增材制造方法,成功制备了Al-Cu-Li合金试样。利用OM、SEM、XRD、TEM和Vickers硬度仪对试样的晶粒形貌、物相组成进行表征并测量硬度。结果表明,电弧增材制造Al-Cu-Li合金沉积态试样由10~20μm的细小等轴晶组成,且晶界处存在半连续网状共晶θ(Al_(2)Cu)相。增材制造热循环作用还会导致晶界附近析出T_(B)(Al_(7)Cu_(4)Li)相与T_(1)(Al_(2)CuLi)相。T_(1)相主要分布于试样的中部及底部,且随着增材制造热循环次数的增加T_(1)相含量呈上升趋势,试样底部的T_(1)相含量最高。电弧增材制造Al-Cu-Li合金沉积态试样的最大硬度为126.7 HV_(0.1),略高于其他电弧增材制造2219 Al-Cu合金,这主要得益于细小的等轴晶组织以及热循环的作用下所产生的T_(1)相。

关键词： Al-Li合金电弧增材制造显微组织硬度