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柔性力感知电子织物的制备及其人体运动监测系统构建

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纺织学报 2024年第2期45卷 59-66页

作者：闫鹏翔陈富星刘红田明伟青岛大学纺织服装学院山东青岛266071

为开发步态失稳监测系统和压疮监测与预防床垫等老龄健康维护产品,研发了一种用于人体运动监测的柔性压阻式压力传感电子织物,2个电极层织物通过正交配置形成传感点阵,由石墨烯与离子液体改性处理的棉织物构成中间导电层。实验结果表明... 详细信息

为开发步态失稳监测系统和压疮监测与预防床垫等老龄健康维护产品,研发了一种用于人体运动监测的柔性压阻式压力传感电子织物,2个电极层织物通过正交配置形成传感点阵,由石墨烯与离子液体改性处理的棉织物构成中间导电层。实验结果表明:该电子织物在0~5 kPa压力范围的传感灵敏度为0.15 kPa^(-1),且呈现良好的线性关系,加载、卸载时具有快速响应时间(20、30 ms),经校准实验所得压力映射图呈现良好均匀性,传感性能可重复8000次循环。将自主设计的上位机软件、下位机电路等集成智能电子织物压力分布监测系统,可达成对不同身体部位的压力大小及其分布情况的实时连续监测,未来可用于步态分析、压疮监测与预防床垫、人体运动特征等辨识。

关键词：纺织基压力传感器智能电子织物传感性能石墨烯监测系统

基于ANSYS的人体下肢服装压虚拟仿真预测

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纺织学报 2024年第3期45卷 148-155页

作者：朱圆圆覃蕊金佳勤雷彧腾于淼青岛大学纺织服装学院山东青岛266071

为研究人体下肢各层组织在服装压作用下产生的形变和应力分布情况,利用16层螺旋CT仪及Mimics软件获取人体下肢分层三维模型,用ANSYS构建有限元模型预测服装压对皮肤层、其它软组织层和肌肉层产生的位移形变;在人体下肢选择44个压力采集... 详细信息

为研究人体下肢各层组织在服装压作用下产生的形变和应力分布情况,利用16层螺旋CT仪及Mimics软件获取人体下肢分层三维模型,用ANSYS构建有限元模型预测服装压对皮肤层、其它软组织层和肌肉层产生的位移形变;在人体下肢选择44个压力采集部位,对实测服装压与预测服装压进行相关性分析。结果表明:在服装压作用下,人体下肢各层的形变主要分布在大腿内侧,形变分布最少区域为小腿前侧;皮肤层形变最大值为2.73×10^(-2)mm,其它软组织层形变最大值为5.19×10^(-4)mm,肌肉层形变最大值为7.30×10^(-5)mm;皮肤能抵消的最大形变值约为2.73×10^(-3)mm,低于这个值的形变量在皮肤层以外的地方无法测得;人体下肢各面所受到的应力分布与形变分布整体一致,由大到小依次为内侧、后侧、前侧、外侧;服装压预测数据和实测数据的多重相关系数拟合优度为1,二者之间具有极其明显的相关性,说明所建立的服装压预测分层模型可用来预测服装压对皮肤、其它软组织和肌肉的形变。

关键词：服装压下肢分层模型服装压预测形变位移功能服装 ANSYS软件

氧化锌/儿茶酚甲醛树脂微球抗菌粘胶纤维的制备及其性能

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纺织学报 2024年第2期45卷 21-27页

作者：史玉磊曲连艺刘江龙徐英俊青岛大学功能纺织品与先进材料研究院山东青岛266071 青岛大学纺织服装学院山东青岛266071

为制备高效抗菌和力学性能优良的粘胶纤维,由一步水热反应制备氧化锌/儿茶酚甲醛树脂(ZnO/CFR)微球,将之以不同比例与粘胶纺丝液共混,通过湿法纺丝制得一系列抗菌粘胶纤维。借助扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪、多... 详细信息

为制备高效抗菌和力学性能优良的粘胶纤维,由一步水热反应制备氧化锌/儿茶酚甲醛树脂(ZnO/CFR)微球,将之以不同比例与粘胶纺丝液共混,通过湿法纺丝制得一系列抗菌粘胶纤维。借助扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪、多重光散射仪等研究了ZnO/CFR微球的微观形貌、化学组成及其在粘胶纺丝液中的分散性和稳定性,分析了粘胶纤维的颜色、形态、抗菌性能及力学性能等。结果表明:ZnO/CFR微球形状规则,粒径为0.9~2.5μm,微球内随机分布有若干纳米ZnO,可在粘胶纺丝液中分散均匀,长期保持稳定,纺丝过程中无明显损失;所得抗菌粘胶纤维呈棕黑色,锌含量达0.85~2.08 mg/g,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有高效的非溶出型广谱抗菌作用,抑菌率达99.9%以上,且力学性能保持优良。

关键词：氧化锌抗菌性能粘胶纤维儿茶酚微球水热反应

电阻式柔性触觉传感器的研究与医养健康领域应用现状

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丝绸 2024年第2期61卷 76-84页

作者：殷霞张士进田明伟刘红青岛大学纺织服装学院青岛266071

近年来,可穿戴智能系统的进步对柔性压力传感器提出迫切的需求。其中,电阻式柔性触觉传感器因其原理简单、易于加工、集成效率高等特点得到了迅速发展。但是,如何实现传感器在宽压力监测范围内,具有高灵敏度仍是研究者们要面临的挑战。... 详细信息

近年来,可穿戴智能系统的进步对柔性压力传感器提出迫切的需求。其中,电阻式柔性触觉传感器因其原理简单、易于加工、集成效率高等特点得到了迅速发展。但是,如何实现传感器在宽压力监测范围内,具有高灵敏度仍是研究者们要面临的挑战。为了解决上述问题,除了选择先进的功能材料和合适的衬底材料,优化传感器结构也是一个重要的研究方向。本文立足于传感器件的结构设计,分别介绍了一维的纤维纱线传感器件,基于表面微结构、纳米结构构筑的二维平面传感器件及具有空间结构和高空隙的多维立体结构传感器件,通过以上结构设计实现了传感器件性能的提升,最后分析了其在医养健康领域的实际应用进展。

关键词：电阻式柔性触觉传感器结构设计医养健康一维纤维纱线传感器件二维平面结构传感器件多维立体结构传感器件健康监测

耐久高效磷/氮协同阻燃剂的制备及其在棉织物上的应用

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纺织学报 2024年第7期45卷 121-129页

作者：李旭刘祥吉靳鑫杨承昊董朝红青岛大学纺织服装学院山东青岛266071 青岛大学功能纺织品与先进材料研究院山东青岛266071 青岛大学生物多糖纤维成形与生态纺织国家重点实验室山东青岛266071

为解决棉纺织品易燃易引发火灾及阻燃处理棉织物耐久性等问题,以五氧化二磷和乙醇胺为原料制备了一种膨胀型磷/氮协效阻燃剂(2-羟乙基)磷酰胺铵盐(AHPA),并通过轧—烘—焙工艺将其整理于棉织物上。采用傅里叶变换红外光谱和核磁共振光... 详细信息

为解决棉纺织品易燃易引发火灾及阻燃处理棉织物耐久性等问题,以五氧化二磷和乙醇胺为原料制备了一种膨胀型磷/氮协效阻燃剂(2-羟乙基)磷酰胺铵盐(AHPA),并通过轧—烘—焙工艺将其整理于棉织物上。采用傅里叶变换红外光谱和核磁共振光谱表征了AHPA的化学结构;对阻燃处理后的棉织物进行垂直燃烧和极限氧指数测试,通过热重和锥形量热测试评估了其热稳定性,并分析了其阻燃耐久性能。结果表明:阻燃剂AHPA被成功合成,其与棉织物之间形成了稳定的共价键;阻燃处理后棉织物的极限氧指数(LOI)显著提高,且损毁长度大幅降低;在阻燃剂AHPA质量浓度为300 g/L时,LOI值由18%增加到52.9%,损毁长度由300 mm减小至45 mm;阻燃处理后棉织物的热降解过程和燃烧途径均发生了显著变化,热稳定性得到显著提高;在50次循环水洗后,LOI值仍能保持在31.6%左右,具有良好的阻燃耐久性能。

关键词：棉织物阻燃剂阻燃织物功能性纺织品磷/氮协效阻燃性能

纺织类专业拔尖创新人才培养体系建设与实践——以青岛大学为例

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纺织服装教育 2024年第1期39卷 7-14页

作者：张春明青岛大学纺织服装学院山东青岛266071

为有效解决拔尖创新人才培养形式单一、“本-硕”阶段培养模式缺少有效衔接、科研训练缺少项目依托、学科与平台资源发挥作用不明显等问题,以青岛大学纺织类专业为例,提出了拔尖创新人才培养体系的建设与实践路径。该体系以专创融合课... 详细信息

为有效解决拔尖创新人才培养形式单一、“本-硕”阶段培养模式缺少有效衔接、科研训练缺少项目依托、学科与平台资源发挥作用不明显等问题,以青岛大学纺织类专业为例,提出了拔尖创新人才培养体系的建设与实践路径。该体系以专创融合课程体系作为双创教学主航道,以导师课题组、实验室为共研共创主阵地,以导师承担的科研项目为依托,以“科学研究互帮互促、创新成果共建共享、学业发展同向同行”为内涵,落实了对纺织类专业人才四年不断线的进阶式培养,并取得了良好效果。

关键词：拔尖创新人才纺织类专业本研共建培养体系专创融合

壳聚糖基膨胀阻燃涤纶/棉混纺织物的制备及其性能

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纺织学报 2024年第2期45卷 162-170页

作者：李平朱平刘云青岛大学纺织服装学院山东青岛266071 青岛大学功能纺织品与先进材料研究院山东青岛266071 青岛大学新型防火阻燃材料开发与应用国家地方联合工程研究中心山东青岛266071 青岛大学生物多糖纤维成形与生态纺织国家重点实验室山东青岛266071 青岛大学青岛市阻燃纺织材料重点实验室山东青岛266071

为得到阻燃且满足实际应用需求的涤纶/棉混纺织物(T/C),选用亚磷酸化壳聚糖(PCS)和γ-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷(GP-108)制备阻燃整理剂(PCS/GP),通过一步浸渍法对涤纶/棉混纺织物进行整理,并研究其微观表面形貌、热稳定性能、阻燃性... 详细信息

为得到阻燃且满足实际应用需求的涤纶/棉混纺织物(T/C),选用亚磷酸化壳聚糖(PCS)和γ-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷(GP-108)制备阻燃整理剂(PCS/GP),通过一步浸渍法对涤纶/棉混纺织物进行整理,并研究其微观表面形貌、热稳定性能、阻燃性能、拉伸性能以及白度等。结果表明:PCS/GP成功在涤纶/棉混纺织物表面沉积成膜,包裹住涤纶/棉纤维;T/C-PCS/GP呈现典型的涤纶/棉混纺织物二步热降解过程,在700℃时保留有28.5%的残炭量,说明PCS/GP提高了阻燃涤纶/棉混纺织物在高温区的热稳定性能;T/C-PCS/GP的LOI值提升至26.5%,实现了垂直燃烧测试中的离火自熄,残炭扫描电镜照片表明,PCS/GP的沉积改善了涤纶/棉混纺织物燃烧时存在的“支架”效应;T/C-PCS/GP的热释放速率峰值和火灾蔓延指数较T/C分别降低了20%和40%,表明其火灾危险性大幅度降低;锥形量热测试后的残炭电镜照片表明,T/C-PCS/GP能够保留完整的织物编织结构,残炭表面存在明显的膨胀炭层,与垂直燃烧测试结果相符;热重红外测试结果表明,T/C-PCS/GP分解提前,主要影响棉组分热降解并促进其成炭,而高温区的红外谱图表明,在致密炭层的保护下,T/C-PCS/GP的热降解得到抑制。T/C-PCS/GP与T/C-PCS相比,断裂强力提升17%,其断裂强力与T/C的断裂强力相差不大;同时,GP-108的使用改善了T/C-PCS的黄变问题,提升了T/C-PCS/GP的白度。然而,阻燃样品耐久性较差,需要后续改进。

关键词：涤纶/棉混纺织物阻燃整理壳聚糖膨胀体系硅烷偶联剂

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智能感知织物在军事领域的应用

丝绸 2024年第9期61卷 72-80页

作者：孙继淑田明伟李煜天青岛大学纺织服装学院青岛266071

智能感知纺织品因灵敏度高、舒适性好、穿戴方便,可应用于可穿戴智能设备,在军事装备领域展现了巨大发展潜力和多样化应用,如监测士兵生理状态、战场环境、运动姿势等。本文以智能感知纺织品为研究对象,综述了近几年纺织基应变传感器、... 详细信息

智能感知纺织品因灵敏度高、舒适性好、穿戴方便,可应用于可穿戴智能设备,在军事装备领域展现了巨大发展潜力和多样化应用,如监测士兵生理状态、战场环境、运动姿势等。本文以智能感知纺织品为研究对象,综述了近几年纺织基应变传感器、纺织基压力传感器、纺织基温度传感器、纺织基湿度传感器的研究进展及智能感知纺织品在军事装备领域的应用,同时分析了其数据信息的安全性、耐洗性、稳定性及数据传输的可靠性等问题,指出未来智能感知纺织品将能够实现更高精度、更快速的数据采集和处理,并向着智能化、集成化方向发展。

关键词：智能感知织物应变传感器压力传感器温度传感器湿度传感器军事领域应用

具有距离监测与辅助提示功能的自闭症儿童智能服装设计

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纺织学报 2024年第3期45卷 156-162页

作者：王馨雨田明伟青岛理工大学艺术与设计学院山东青岛266033 青岛大学纺织服装学院山东青岛266071

针对自闭症儿童社交与情绪障碍问题,设计了2款具备距离监测与辅助提示功能的自闭症儿童智能服装。首先,采用问卷调查与实地访谈等方法,归纳出自闭症儿童在穿戴、感统、心理认同3个方面的服装需求;其次,采用超声波距离传感器技术实现社... 详细信息

针对自闭症儿童社交与情绪障碍问题,设计了2款具备距离监测与辅助提示功能的自闭症儿童智能服装。首先,采用问卷调查与实地访谈等方法,归纳出自闭症儿童在穿戴、感统、心理认同3个方面的服装需求;其次,采用超声波距离传感器技术实现社交距离监测;再次,采用气动柔性气囊及可加热碳纤维模拟中医推拿治疗自闭症手法,加热加压刺激手腕部穴位,达到一定的干预和辅助提示患者的目标。研究结果表明:选用的超声波传感器精度高,形状小巧且耐脏污,将其嵌入服装中可有效识别0.2~3 m范围内的社交距离;通过柔性气囊的充气加压可对手腕部穴位产生7.90 kPa的服装压,有助于缓解患者情绪焦虑等症状;智能服装廓形设计采用H/A型,开合方式选用拉链,色彩选用冷色调,口袋设计为几何图形,面料设计兼具舒适性与功能性,符合自闭症儿童服装实际穿着需求。

关键词：自闭症儿童童装距离监测柔性气囊服装压智能服装