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射频能量收集印刷天线仿真模型中长丝机织物结构简化方法及有效性

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丝绸 2024年第7期61卷 36-46页

作者：郑聪胡吉永蒋金华东华大学纺织学院上海201620 东华大学纺织面料技术教育部重点实验室上海201620 东华大学上海市现代纺织前沿科学研究基地上海201620

获得仿真精确度高且计算成本低的仿真模型是高效设计织物基丝网印刷射频能量收集天线的基础。本文构建了长丝机织物天线基底的几种不同简化结构特征的仿真模型,采用HFSS仿真软件模拟了织物仿真模型与电磁波的相互作用,且以孔隙率和粗糙... 详细信息

获得仿真精确度高且计算成本低的仿真模型是高效设计织物基丝网印刷射频能量收集天线的基础。本文构建了长丝机织物天线基底的几种不同简化结构特征的仿真模型,采用HFSS仿真软件模拟了织物仿真模型与电磁波的相互作用,且以孔隙率和粗糙度为变量参数化分析了具有不同仿真结构基底的天线性能差异,并实际制备了几种不同简化结构基底的天线。结果表明:通过对比反射率和透射率发现,细观交织结构可以等效为具有孔洞和/或凹凸结构模型,均匀结构模型基底的天线辐射性能、增益及效率都显著偏高。进一步以射频能量收集为场景的模型有效性及验证结果表明,仿真模拟结果与实际测试结果吻合良好,且不同简化结构基底的天线性能也无显著性差异。在超高频范围内,不同简化结构基底的天线最大传输距离达220 cm,在1 m处的单位面积接收信号强度在8.442 mW/cm^(2)以上,天线输出电压和能量转换效率可分别达135 mV、60%。因此,为节约计算成本,就孔隙率不超过30%且粗糙度在5.39μm以下的长丝平纹机织物基底,在丝网印刷超高频射频能量收集天线仿真模拟中可将其等效为均匀介质模型。

关键词：射频能量收集天线织物基底仿真模型织物结构孔隙率传输距离

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聚吡咯基本征可拉伸导电纤维构建及电热理疗应用

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高分子学报 2024年第3期55卷 309-319页

作者：李沂蒙李雯昕刘晓莉唐丽琴王莎莎王富军王璐毛吉富东华大学纺织学院纺织面料技术教育部重点实验室、纺织行业生物医用纺织材料与技术重点实验室、上海市现代纺织前沿科学研究基地上海201620

为解决现有可拉伸电极存在的制备工艺复杂和本征可拉伸性能差的问题,采用简单的原位聚合方法,通过优化掺杂剂,开发了一种具有本征可拉伸性的聚吡咯基导电纤维.在导电纤维的制备过程中,磺基水杨酸钠被用作掺杂剂和增塑剂,使得导电纤维展... 详细信息

为解决现有可拉伸电极存在的制备工艺复杂和本征可拉伸性能差的问题,采用简单的原位聚合方法,通过优化掺杂剂,开发了一种具有本征可拉伸性的聚吡咯基导电纤维.在导电纤维的制备过程中,磺基水杨酸钠被用作掺杂剂和增塑剂,使得导电纤维展现出出色的初始电导率(6.34 S/cm),并且在100%拉伸应变下仍保持5.37 S/cm的良好导电性能.此外,基于弹性导电纤维的加热器具有优秀的焦耳热性能.当施加5V电压时,其表面温度可达到60℃,为热疗提供了可靠的加热效果.进一步将导电纤维集成到电热手套中,实验发现在手指关节运动过程中,手套表面温度仅下降了4.89%,可实现对运动关节的稳定热疗.这为雷诺综合征和关节损伤疼痛等疾病的物理治疗提供了便捷有效的实施方案.

关键词：聚吡咯导电纤维本征可拉伸焦耳热热疗

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摩擦发电织物的性能提升策略与应用研究

纺织高校基础科学学报 2024年第1期37卷 1-9,F0002页

作者：许子傲郭浩吴雅梦俞建勇丁彬李召岭东华大学纺织学院/上海市现代纺织前沿科学研究基地上海201620 东华大学纺织科技创新中心上海201620

微电子与可穿戴技术的蓬勃发展显著提高了人们的生活水平,但也带来了极大的能源消耗。与此同时,对于绿色、便携能量的需求使得能够高效收集机械能的摩擦纳米发电机(TENG)技术得到了广泛关注,尤其在低频和无序能量收集方面具有显著优势... 详细信息

微电子与可穿戴技术的蓬勃发展显著提高了人们的生活水平,但也带来了极大的能源消耗。与此同时,对于绿色、便携能量的需求使得能够高效收集机械能的摩擦纳米发电机(TENG)技术得到了广泛关注,尤其在低频和无序能量收集方面具有显著优势。基于TENG的发电织物具有极佳的穿着舒适性、低成本与灵活性,被认为是最有前景的可穿戴能源器件之一。本文介绍了摩擦发电织物的基本组成,并从增加电荷密度与减少电荷损耗2个方面,重点阐述了摩擦发电织物的性能提升策略,最后对该领域的发展现状与挑战进行了总结与展望,为相关研究提供参考。

关键词：发电织物摩擦纳米发电机生物机械能能源器件

双重导电网络柔性应变/温度传感器的制备及健康监测应用

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高分子学报 2024年第9期55卷 1165-1178页

作者：孟金华李沂蒙魏乐倩李雯昕单梦琪蓝丽珍王富军王璐毛吉富纺织面料技术教育部重点实验室、纺织行业生物医用纺织材料与技术重点实验室、上海市现代纺织前沿科学研究基地、东华大学纺织学院上海201620

为了解决智能可穿戴柔性传感器宽应变传感范围和高灵敏度难以兼顾的问题,采用湿法同轴纺丝方法,一步制备了一种具有双重导电网络结构的带状纤维作为柔性应变/温度传感器.芯轴的碳纳米管在非溶剂致相分离过程中向鞘轴的聚氨酯扩散,导致... 详细信息

为了解决智能可穿戴柔性传感器宽应变传感范围和高灵敏度难以兼顾的问题,采用湿法同轴纺丝方法,一步制备了一种具有双重导电网络结构的带状纤维作为柔性应变/温度传感器.芯轴的碳纳米管在非溶剂致相分离过程中向鞘轴的聚氨酯扩散,导致碳纳米管嵌入聚氨酯形成导电网络,与芯轴碳纳米管导电层构成双重导电网络,聚氨酯作为鞘轴提供可拉伸性和保护作用.这种双重导电结构实现了低初始电阻(387Ω)、宽应变传感范围(Sensingε=425%)和高灵敏度(ε=0%~200%,GF=208.8;ε=200%~425%,GF=1359.2),而且它作为柔性传感器还能在0%~20%应变重复1.25×104次后保持相对电阻基本不变.此外,该柔性传感器还兼具温度传感功能(TCR=-0.240%/℃)和耐腐蚀耐水洗性,在智能可穿戴设备等领域具有广泛的前景.

关键词：柔性传感器双重导电网络宽应变传感范围高灵敏度温度传感

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棉针织内衣面料的芦荟整理及性能研究

针织工业 2024年第4期 46-51页

作者：温润唐雯萱宋宇洁孙清逸东华大学纺织学院、上海市现代纺织前沿科学研究基地上海201620 滨州魏桥国科高等技术研究院山东滨州256606

功能性及舒适性兼备的内衣面料开发一直是纺织服装的研究热点,文中以具备保湿、抗菌等优异功效的芦荟凝胶作为整理剂对棉针织内衣进行后整理,探究不同工艺参数对面料芦荟整理效果的影响,并对不同增重率的整理面料进行服用性能测试评价... 详细信息

功能性及舒适性兼备的内衣面料开发一直是纺织服装的研究热点,文中以具备保湿、抗菌等优异功效的芦荟凝胶作为整理剂对棉针织内衣进行后整理,探究不同工艺参数对面料芦荟整理效果的影响,并对不同增重率的整理面料进行服用性能测试评价。研究表明:芦荟凝胶整理中的有效成分是芦荟蒽醌与芦荟多糖,在芦荟凝胶浓度为7%、60℃处理温度条件下整理30 min,可以达到最高面料增重率。经过芦荟凝胶整理后面料的亲水性普遍提高,透气性无较大差异,但其蓬松丰满度略微下降,面料表面较为光滑,滑糯度减小,接触冷感变强,而当芦荟凝胶浓度较低时,不会对面料的柔软性产生较大影响。

关键词：芦荟凝胶针织内衣亲水性透气性织物风格

丝胶蛋白接枝聚合丙烯腈纺丝液的稳态流变性能

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东华大学学报(自然科学版) 2024年

作者：马利杰朱金玉张瑞云罗婷婷吴建华杨陌东华大学纺织学院东华大学上海市现代纺织前沿科学研究基地吴江鼎盛丝绸有限公司河北工程大学管理工程与商学院

为充分利用蚕丝缫丝工艺中的废弃丝胶蛋白，并改善腈纶纤维的吸湿性能，本研究将丝胶蛋白与丙烯腈进行接枝聚合，制备出改性纺丝液，进而探讨其稳态流变性能。采用幂律方程、Arrhenius方程及Spencer-Dillon经验公式等工具，对旋转流变... 详细信息

为充分利用蚕丝缫丝工艺中的废弃丝胶蛋白，并改善腈纶纤维的吸湿性能，本研究将丝胶蛋白与丙烯腈进行接枝聚合，制备出改性纺丝液，进而探讨其稳态流变性能。采用幂律方程、Arrhenius方程及Spencer-Dillon经验公式等工具，对旋转流变仪取得的数据进行处理与拟合，深入分析了丝胶蛋白投料比、引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)用量、温度、剪切速率等因素对纺丝流变特性的影响。研究结果显示：所有不同丝胶蛋白接枝聚合丙烯腈制备的纺丝液均表现出典型的假塑性流体特征，其非牛顿指数小于1。非牛顿指数随温度的升高而增大，而表观黏度、结构黏指数及稠度系数则随温度的上升而降低，黏流活化能随剪切速率的增加先减小后趋于稳定。丝胶蛋白投料比为15%、AIBN用量为0.8%时，所制纺丝液呈现较高的黏度，且对温度与剪切速率较为敏感。通过适当提高温度，可有效改善可纺性。

关键词：稳态流变性能聚丙烯腈纺丝液丝胶蛋白黏度剪切速率黏流活化能

定向输水Janus织物基集水帆结构成形与表征

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纺织工程学报 2024年第1期2卷 1-11页

作者：杜赵群陈韦韦上海市现代纺织前沿科学研究基地东华大学纺织学院上海201620

为解决部分地区淡水资源供应不足的问题,受自然界集水生物启发,研究了一款具有定向水运输功能的Janus集水帆,并对其结构与性能进行了表征;采用集雾装置对所制备的Janus织物进行集雾和相关性能稳定性测试,探讨了Janus织物制备参数中的具... 详细信息

为解决部分地区淡水资源供应不足的问题,受自然界集水生物启发,研究了一款具有定向水运输功能的Janus集水帆,并对其结构与性能进行了表征;采用集雾装置对所制备的Janus织物进行集雾和相关性能稳定性测试,探讨了Janus织物制备参数中的具有疏水功能的氟碳化合物共聚物处理时间、高锰酸钾氧化时间、亲水整理液质量浓度和SiO2质量分数对集水效果的影响。结果表明:采用漂浮法所制备的Janus织物耐摩擦和耐水洗性能良好,具有单向导湿性,能够使采集到的雾滴加速从织物疏水侧向亲水侧转移,从而使暴露于雾源的疏水侧保持新鲜干燥,并收集到更多雾滴。当氟碳化合物共聚物处理时间为20 min,高锰酸钾氧化时间为2 h,聚醚改性硅油(亲水作用)质量浓度为80 g/L,亲水整理液中SiO2质量分数为0.8%时,Janus织物2 h内集水量最大,为1240 g/m^(2)。

关键词：浸润性棉织物 Janus 纳米二氧化硅雾收集

融合几何与工艺语义的风力发电机装配工艺重用方法

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上海交通大学学报 2024年

作者：刘鸣飞凌威王森鲍劲松东华大学机械工程学院远景能源有限公司上海宝信软件股份有限公司东华大学上海市现代纺织前沿科学研究基地

针对风力发电机产品在历史装配过程中所积累的装配工艺知识体系复杂，在设计新型装配工艺时难以处理且有效利用历史装配知识的问题，提出了一种融合几何与工艺语义的风力发电机装配工艺重用方法。首先，提出了基于知识图谱的装配工艺信... 详细信息

针对风力发电机产品在历史装配过程中所积累的装配工艺知识体系复杂，在设计新型装配工艺时难以处理且有效利用历史装配知识的问题，提出了一种融合几何与工艺语义的风力发电机装配工艺重用方法。首先，提出了基于知识图谱的装配工艺信息模型（knowledge graph-based wind turbine， KG-WT），对装配过程中的几何语义以及工艺语义提供了统一、规范化的表述。然后，提出了面向glTF模型中的几何语义和装配工艺文档中的工艺语义的抽取方法，抽取装配几何语义信息和装配工艺语义信息并映射为知识图谱数据层。最后，基于图匹配神经网络将待设计的装配体或装配单元与历史装配知识库进行匹配，检索可重用的相似装配工艺项。以风力发电机机舱装配过程中的内齿圈和联接体为例，有效重用了历史装配知识进行装配工艺设计，为提升装配工艺设计效率和准确性提供理论依据。

关键词：知识图谱装配工艺信息建模知识抽取装配工艺重用风力发电机

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镀银尼龙编织绳的应变传感与电致发热性能

东华大学学报(自然科学版) 2024年

作者：司苏求孙凌宇王龙生黄聃许福军刘玮上海工程技术大学纺织服装学院上海仪耐新材料有限公司东华大学上海市现代纺织前沿科学研究基地

在可穿戴技术方面，具有超强柔韧性和功能性的电子器件备受关注，但制造稳定持久的导电纤维仍具挑战性。编织结构因其均匀和稳定的纤维排列方式，赋予材料更高的抗拉强度和耐磨性。采用编织机将镀银尼龙纱制成绳状结构，系统研究编织参... 详细信息

在可穿戴技术方面，具有超强柔韧性和功能性的电子器件备受关注，但制造稳定持久的导电纤维仍具挑战性。编织结构因其均匀和稳定的纤维排列方式，赋予材料更高的抗拉强度和耐磨性。采用编织机将镀银尼龙纱制成绳状结构，系统研究编织参数（如纱锭数量和编织角度）对编织绳性能的影响。结果表明，与单根镀银尼龙纱相比，镀银尼龙编织绳的断裂伸长率提高230%以上。采用6锭、编织角度15.8°的参数编织的镀银尼龙编织绳展现出优异的力学和电学性能（断裂强度最高达184.7 MPa，传感系数超过1.3），以及良好的电热性能，在两端施加1.75 V电压时，温度可达87.8 ℃，显示出广泛的应用潜力。通过嵌入技术将编织绳嵌入平纹针织物中，制成应变传感指套和护腕后，能够有效监测手指的弯曲和手腕的连续转动，在人体运动监测领域展现出巨大的应用前景。

关键词：镀银尼龙纱应变传感可穿戴电子设备导电性能电热性能