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废弃羊毛角蛋白再生工艺及其高值化应用的研究进展

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纺织学报 2024年第7期45卷 213-222页

作者：董亚琳王黎明覃小红东华大学纺织学院上海201620

废弃羊毛纺织品的低值化处理方式造成严重的资源浪费和二次环境污染,其主体成分角蛋白的提取与高值化应用是实现废弃羊毛变废为宝的方案。首先基于羊毛、角蛋白的层级结构展开介绍,重点描述羊毛角蛋白的力学性能、多重响应形状记忆性能... 详细信息

废弃羊毛纺织品的低值化处理方式造成严重的资源浪费和二次环境污染,其主体成分角蛋白的提取与高值化应用是实现废弃羊毛变废为宝的方案。首先基于羊毛、角蛋白的层级结构展开介绍,重点描述羊毛角蛋白的力学性能、多重响应形状记忆性能、压电性能和生物学性能4个方面的特性。其次对角蛋白的提取进行系统性概述,分别讨论了物理、化学、生物法3种提取工艺的优势和缺陷,并介绍其在纤维、凝胶、膜和支架4种应用形式中的制备工艺。总结角蛋白因其优异的生物相容性、生物降解性、压电性能、力学稳定性、形状记忆等特性,在柔性电子器件、生物医用、吸附材料高值化领域中的应用。最后针对目前角蛋白回收工艺的最新研究进展进行总结,并对其进一步产业化应用做出展望。

关键词：羊毛角蛋白再生层级结构高值化应用

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聚偏氟乙烯基复合材料导热性能的研究进展

复合材料学报 2024年第1期41卷 16-37页

作者：李坤鹏焦文玲何丽萍白俊垒屈怡婷张骁骅丁彬东华大学纺织学院上海201620 东华大学纺织科技创新中心上海201620

导热复合材料在电子封装、电机材料、电池及换热设备等领域具有广泛的应用价值。聚偏氟乙烯(PVDF)具有优异的电气性能、良好的机械强度和耐高温性能,是应用于电子电器、航空航天等行业的理想材料之一,但较低的热导率制约其进一步发展,... 详细信息

导热复合材料在电子封装、电机材料、电池及换热设备等领域具有广泛的应用价值。聚偏氟乙烯(PVDF)具有优异的电气性能、良好的机械强度和耐高温性能,是应用于电子电器、航空航天等行业的理想材料之一,但较低的热导率制约其进一步发展,亟待开发PVDF基高导热复合材料。其制备的关键在于如何选择高导热填料、设计导热通路及调控界面热阻。本文在聚合物基导热复合材料的机制、模型、方程及数值模拟等理论知识的基础上,结合PVDF自身晶体结构,介绍目前PVDF基导热复合材料热导率的发展水平,各种填料及制备工艺对其热导率的不同影响程度等内容,从复合策略、网络结构、界面结合等角度综述了高导热PVDF复合材料的最新研究进展。此外,对其未来发展也进行了展望。

关键词：聚偏氟乙烯复合材料导热填料导热通路界面结构

熔喷聚乳酸/聚偏氟乙烯电晕驻极空气过滤材料电荷存储与过滤性能相关性研究

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纺织学报 2024年第1期45卷 12-22页

作者：杨奇刘高慧黄琪帏胡睿丁彬俞建勇王先锋东华大学纺织学院上海201620 东华大学纺织科技创新中心上海201620

针对空气颗粒物污染问题,为实现对空气中PM 2.5以及其它有害颗粒物的高效过滤,从而达到保护人体生命健康的目的,将介电性与极性良好的聚偏氟乙烯(PVDF)与生物可降解的聚乳酸(PLA)熔融共混,并经过熔喷纺丝工艺结合电晕驻极,制备出具有纤... 详细信息

针对空气颗粒物污染问题,为实现对空气中PM 2.5以及其它有害颗粒物的高效过滤,从而达到保护人体生命健康的目的,将介电性与极性良好的聚偏氟乙烯(PVDF)与生物可降解的聚乳酸(PLA)熔融共混,并经过熔喷纺丝工艺结合电晕驻极,制备出具有纤维直径细、孔径小、过滤效率高、过滤阻力低的环境友好型驻极体空气过滤材料。通过系统研究PVDF对PLA电晕驻极体空气过滤材料的结晶行为、电荷存储性能及其机制与过滤性能之间的关系,发现PVDF的引入对PLA/PVDF熔喷非织造布纤维的结晶性能具有重要影响,可使PLA结晶速度加快,结晶度增加。PLA/PVDF电晕驻极熔喷布的初始表面静电势高达3 kV以上,热刺激放电测试峰值更高,电荷存储量有明显提升。特别地,在85 L/min纺丝流速下测试,PLA/PVDF单层电晕驻极熔喷非织造布过滤性可达85%,过滤阻力小于40 Pa,相较于未添加PVDF的电晕驻极熔喷非织造布过滤效率提升20%以上;探讨了电晕驻极后PLA/PVDF熔喷非织造布的电荷存储机制,发现PLA/PVDF熔喷非织造布的电荷存储性能提升最终使过滤性能提高。

关键词：空气过滤材料驻极体熔喷电晕驻极聚乳酸聚偏氟乙烯

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动态牵伸过程中浮游纤维变速点分布模拟

纺织学报 2024年第3期45卷 44-48页

作者：范居乐张玉泽汪军东华大学纺织学院上海201620

为研究牵伸条件的变化对牵伸过程的影响,通过建立动态牵伸模型,仿真浮游纤维在动态牵伸过程中受到摩擦力作用的加速过程,得到动态牵伸过程中浮游纤维变速点分布。纤维的牵伸过程被细化为后纤维、慢浮游纤维、快浮游纤维和前纤维4种纤维... 详细信息

为研究牵伸条件的变化对牵伸过程的影响,通过建立动态牵伸模型,仿真浮游纤维在动态牵伸过程中受到摩擦力作用的加速过程,得到动态牵伸过程中浮游纤维变速点分布。纤维的牵伸过程被细化为后纤维、慢浮游纤维、快浮游纤维和前纤维4种纤维运动状态变化的过程。通过记录纤维在牵伸过程中速度和位置的变化,计算得到纤维保持每种状态的时间。模拟过程中,通过获取纤维在牵伸过程中速度和位置的变化,得到每根纤维在牵伸区内分别维持4种运动状态的时间,从而建立动态的牵伸模型。此外,通过确定浮游纤维与快速纤维和慢速纤维相互接触的长度,计算浮游纤维在动态牵伸过程中受到的控制力与引导力,模拟浮游纤维在动态牵伸过程中的加速过程。同时计算简单罗拉牵伸的摩擦力界分布,通过改变牵伸模型的牵伸倍数和纤维长度,模拟不同牵伸条件下浮游纤维变速点分布。结果表明:仿真得到的变速点分布近似于正态分布,与实际牵伸过程中变速点分布形态接近;牵伸倍数越大,纤维的长度越长,变速点分布越接近前罗拉,并且变速点分布范围越小。

关键词：动态牵伸模型牵伸浮游纤维变速点分布纤维运动状态摩擦力界分布

纳米纤维包芯纱截面方向热湿耦合传递过程的模拟

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纺织学报 2024年第8期45卷 142-149页

作者：何满堂郭俊泽王黎明覃小红东华大学纺织学院上海201620

针对纳米纤维包芯纱截面热湿耦合传递过程难以直接测试的问题,利用有限元仿真软件COMSOL对纳米纤维包芯纱的截面进行建模及参数化设置,使用多物理场耦合的方式模拟了纳米纤维包芯纱截面方向的热湿传递过程,以探寻水分和热量在纱线内部... 详细信息

针对纳米纤维包芯纱截面热湿耦合传递过程难以直接测试的问题,利用有限元仿真软件COMSOL对纳米纤维包芯纱的截面进行建模及参数化设置,使用多物理场耦合的方式模拟了纳米纤维包芯纱截面方向的热湿传递过程,以探寻水分和热量在纱线内部传递的规律。建立了不同纳米纤维含量及孔径的纳米纤维包芯纱模型,探寻热湿耦合传递速度的影响因素与规律。研究结果表明:相同时间内纱线内部水分传递速度快于热量的传递,且在相同的流入速度下,纳米纤维的引入能够加速水分在纳米纤维包芯纱中的传递速度,比棉纱的水分传递速度提高了28.3%;此外,适当增加纳米纤维的含量,纳米纤维包芯纱的热湿耦合传递速度有一定的提高(约11.8%);随着纳米纤维孔径的减小,孔径数量增多,纳米纤维包芯纱的水分传递速度提高至90%(与棉纱相比),传热速度增加显著,证明纳米纤维包芯纱的热湿耦合传递过程中导湿和传热呈现正相关性。

关键词：纳米纤维包芯纱热湿耦合传递模拟功能性纺织品热湿管理纺织品

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静电纺海藻酸钠复合纳米纤维膜制备及其性能

纺织学报 2024年第8期45卷 18-25页

作者：钱洋张璐李晨阳王荣武东华大学纺织学院上海201620

针对现有创伤敷料在促伤口愈合及防粘连方面存在的不足,采用静电纺丝技术,以去离子水为溶剂,选用生物相容性材料海藻酸钠进行制备,通过分析溶液电导率、纤维形态及直径分布,优化溶液配比,成功制得具有良好生物相容性、可降解性和高比表... 详细信息

针对现有创伤敷料在促伤口愈合及防粘连方面存在的不足,采用静电纺丝技术,以去离子水为溶剂,选用生物相容性材料海藻酸钠进行制备,通过分析溶液电导率、纤维形态及直径分布,优化溶液配比,成功制得具有良好生物相容性、可降解性和高比表面积的海藻酸钠/聚环氧乙烷/聚乙烯吡咯烷酮复合纳米纤维膜。结果显示:当海藻酸钠与聚环氧乙烷质量比为1∶4,海藻酸钠/聚环氧乙烷总质量分数为4%,聚乙烯吡咯烷酮占溶质总质量的10%时,所得复合纳米纤维膜形貌均匀,纤维直径约为240 nm;经氯化钙质量分数为3.0%的无水乙醇溶液交联处理24 h后,复合纳米纤维膜的吸液倍率达到1050.80%,质量损失率为40.63%,显著提升了其耐水性和结构稳定性,展现了在创伤修复领域的应用潜力。

关键词：静电纺丝海藻酸钠聚环氧乙烷聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维膜交联改性创伤敷料

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空气过滤用静电纺纳米纤维材料研究进展

纺织学报 2024年第8期45卷 35-43页

作者：刘嘉炜季东晓覃小红东华大学纺织学院上海201620 东华大学纺织科技创新中心上海201620

面对日益严重的空气污染,传统过滤材料的过滤效率低且过滤阻力大,静电纺纳米纤维材料具有高孔隙率、大比表面积等特性,过滤效率高且过滤阻力小,可广泛应用于空气过滤及个人防护等领域。为此,首先从加工方式方面综述了3种静电纺丝法,不... 详细信息

面对日益严重的空气污染,传统过滤材料的过滤效率低且过滤阻力大,静电纺纳米纤维材料具有高孔隙率、大比表面积等特性,过滤效率高且过滤阻力小,可广泛应用于空气过滤及个人防护等领域。为此,首先从加工方式方面综述了3种静电纺丝法,不同的方法可获得不同尺度的纤维;其次,从不同纳米纤维材料结构和功能化制备角度,系统综述了空气过滤纳米纤维材料的最新研究进展;最后对规模化制备及纺丝原理进行论述,并展望了未来发展趋势。研究认为:需要深入研究静电纺丝机制,进一步研究电场、溶液、纤维成形之间的影响机制与构效关系开发新技术,来实现静电纺纳米纤维材料的规模化宏量制备;在此基础上对其进行功能化改进,研发具备自清洁、抗菌和传感等功能的空气过滤纳米纤维材料,以提高其在空气过滤领域的应用价值。

关键词：空气过滤静电纺丝纳米纤维材料规模化制备功能化

基于人体臂部的连续动态服装压力预测模型及准确性表征方法

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纺织学报 2024年第7期45卷 150-158页

作者：谢红张林蔚沈云萍上海工程技术大学纺织服装学院上海201600

通过建立人体臂部与弹性压力臂套的三维有限元模型,对弹性压力臂套的穿套过程及人体肘关节着装后屈曲的2种工况进行数值模拟,计算得到人体臂部软组织外表面及弹性压力臂套随时间变化的等效应力;基于此数据建立线性回归模型,选取均方根... 详细信息

通过建立人体臂部与弹性压力臂套的三维有限元模型,对弹性压力臂套的穿套过程及人体肘关节着装后屈曲的2种工况进行数值模拟,计算得到人体臂部软组织外表面及弹性压力臂套随时间变化的等效应力;基于此数据建立线性回归模型,选取均方根误差作为线性回归模型表征指标,以用于表征织物基传感器测试的准确性。最后对模型进行应用,在有限元模型中选取臂部肘关节外侧屈曲点处,提取此处随时间变化的应力曲线,基于曲线上的特征点建立线性回归模型;选取2种柔性传感器,将其缝制在与模型屈曲点处同样的位置,测试匀速屈肘时的电信号数据,并通过力电耦合模型将电信号转换为应力值。选取均方根误差(RMSE)作为表征线性回归模型的指标,对2种传感器测试数据进行分析,结果显示其中一款传感器的测试值的回归效果与真实值的差距较小,可以认为此传感器运用于肘部弯曲测试准确度更高,效果更好。

关键词：织物基传感器连续动态压力数值模拟服装压力人体臂部压力臂套

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基于边缘引导的纺织品纹样数字化修复方法

纺织学报 2024年第2期45卷 101-111页

作者：张婧辛斌杰袁智杰许颖琦上海工程技术大学纺织服装学院上海201620

针对破损纺织品文物人工修复周期长、易造成二次破坏等问题,提出一种用改进的Criminisi算法修复破损传统纺织品纹样的数字化方法。该算法通过对缺失边缘进行重构还原纺织品纹样的结构,用于引导进一步的纹理修复。首先使用线性或二阶贝... 详细信息

针对破损纺织品文物人工修复周期长、易造成二次破坏等问题,提出一种用改进的Criminisi算法修复破损传统纺织品纹样的数字化方法。该算法通过对缺失边缘进行重构还原纺织品纹样的结构,用于引导进一步的纹理修复。首先使用线性或二阶贝塞尔曲线拟合缺失边缘,以恢复结构;然后利用多分辨率图像中的结构信息计算更有效的优先权,确定当前待修复块;再在多分辨率图像中根据颜色、梯度和边界特征计算多个候选匹配块,从中选择最佳匹配块以减少选择过程中的随机性;最后通过分割复制的最佳匹配块进行填补,以减少对已知信息区域的覆盖,迭代完成全部破损区域的修复。实验结果表明,本文算法对存在较多结构破坏的真实纺织品彩色图像可快速实现较为自然的修复效果。

关键词：纺织品文物修复图像修复多分辨率图像结构信息