检索结果-南通市图书馆

基于复合纳米纤维膜的离子传感器制备及其性能

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纺织学报 2024年第4期45卷 15-23页

作者：梁文静吴俊贤何崟刘皓天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 天津工业大学智能可穿戴电子纺织品研究所天津300387

为开发具有高稳定性、高灵敏度的柔性离子传感器,采用静电纺丝法制备聚偏二氟乙烯(PVDF)/离子液体(IL)复合纳米纤维膜,与电极材料组装成三明治结构的离子传感器。探讨了纺丝液质量分数及IL含量对纺丝工艺和纤维膜形貌的影响;其次利用能... 详细信息

为开发具有高稳定性、高灵敏度的柔性离子传感器,采用静电纺丝法制备聚偏二氟乙烯(PVDF)/离子液体(IL)复合纳米纤维膜,与电极材料组装成三明治结构的离子传感器。探讨了纺丝液质量分数及IL含量对纺丝工艺和纤维膜形貌的影响;其次利用能量色散X射线光谱仪和红外光谱仪表征了复合纳米纤维膜所含元素分布与化学结构;进一步利用柔性传感器测试系统探究了不同IL含量、不同厚度的纳米纤维膜对于传感器性能的影响。结果表明:在PVDF质量分数为18%~19%,且与离子液体量比为2∶1或3∶1时,复合纳米纤维膜表面规整,串珠少,纤维直径分布均匀,带电离子数量增多且分布均匀;随着PVDF/IL纳米纤维膜的厚度增加,离子传感器的检测范围逐渐增大,灵敏度逐渐降低;在聚偏二氟乙烯质量分数为18%,且与离子液体的量比为2∶1时,离子传感器在0~40 kPa的检测范围内具有32.471 pF/kPa灵敏度的压力感测,在5000次加载-循环中保持突出的力学稳定性,并且可应用于分辨人体关节运动的检测。

关键词：聚偏二氟乙烯离子液体静电纺丝纳米纤维膜柔性离子传感器

PVDF/PPy柔性直流纳米发电机的制备与性能

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复合材料学报 2024年第6期41卷 2980-2990页

作者：李金徽刘晓东金欣史善静王闻宇天津工业大学材料科学与工程学院天津300387 天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387

针对传统纳米发电机为交流输出,仍需采用外部整流器进行直流转化而导致的难以高度集成、柔性化和较低的功率密度问题,本文将聚偏氟乙烯(PVDF)静电纺膜作为基底,在其表面气相聚合聚吡咯(PPy),制得PVDF/PPy复合纳米纤维膜,并依据肖特基整... 详细信息

针对传统纳米发电机为交流输出,仍需采用外部整流器进行直流转化而导致的难以高度集成、柔性化和较低的功率密度问题,本文将聚偏氟乙烯(PVDF)静电纺膜作为基底,在其表面气相聚合聚吡咯(PPy),制得PVDF/PPy复合纳米纤维膜,并依据肖特基整流原理,以该复合纳米纤维膜构建直流纳米发电机。研究了不同聚合时间下氧化剂浓度对PVDF/PPy复合纳米纤维膜形貌和直流纳米发电机机电性能的影响。结果表明:当氧化剂浓度为2.0 mol/L,聚合时间为90 min时,电输出性能最优,对应峰值电压输出为1.23 V,峰值电流输出为210.55μA,理论功率密度达到28.77μW/cm^(2)。本项研究展示的PVDF/PPy直流纳米发电机,其能源转换机制源于压电高分子的压电效应和肖特基结的整流效应。该类直流纳米发电机具备柔韧、集成式和自整流的特征,可灵活用于各种场所,直接为电子设备提供电能。

关键词：纳米发电机压电聚合物肖特基结 PVDF PPy

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双工位针刺机器人系统设计

纺织学报 2024年第7期45卷 204-212页

作者：李皎辛世纪陈利陈小明天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 天津工业大学先进纺织复合材料教育部重点实验室天津300387 天津工业大学机械工程学院天津300387

针对单工位针刺成型系统中人和机器无法高效协同生产,预制体生产效率较低;现有的直线型双工位针刺机器人设备需要2个外部回转轴带动双工位参与织物针刺,系统编程难度较高,且工位切换时需要占据的空间大的问题。提出一种混合切换双工位... 详细信息

针对单工位针刺成型系统中人和机器无法高效协同生产,预制体生产效率较低;现有的直线型双工位针刺机器人设备需要2个外部回转轴带动双工位参与织物针刺,系统编程难度较高,且工位切换时需要占据的空间大的问题。提出一种混合切换双工位针刺机器人系统,并开展了双工位针刺成形系统的机械结构设计、异型预制体模具和针刺工艺设计、控制系统设计、运动仿真以及预制体制备的实验验证。结果表明:系统成功实现了大尺寸异型曲面预制体的高效针刺成形,直线/旋转混合切换的双工位使得实现预制体的自动换装的同时又能保证系统空间占用量小;双工位中只有针刺工位上的外部回转轴与6关节机械臂联动,系统较为简单,编程方便;同时提高了数控回转工作台的承载力且将针刺末端执行器的布针数量增加至25针,满足了大尺寸预制体的针刺成形,并使得针刺成形效率直接提高2倍。本文系统可应用于批量化制备大尺寸异型曲面复材预制体。

关键词：双工位预制体机器人针刺技术异型曲面复合材料

酸-碱改性粉煤灰吸附剂的制备及其对染料的去除性能

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材料研究学报 2024年第5期38卷 379-389页

作者：王琰张昊常娜王海涛天津工业大学环境科学与工程学院天津300387 天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 天津工业大学化学工程与技术学院天津300387

以粉煤灰(CFA)为原料、以HCl和NaOH为改性剂制备改性粉煤灰多孔吸附剂(MCFA),使用SEM观察、XRD谱、BET、FT-IR、XPS等手段表征改性前后CFA的结构,研究了MCFA的投加量和染料的pH值对染料吸附性能的影响并揭示了吸附机理。结果表明,CFA改... 详细信息

以粉煤灰(CFA)为原料、以HCl和NaOH为改性剂制备改性粉煤灰多孔吸附剂(MCFA),使用SEM观察、XRD谱、BET、FT-IR、XPS等手段表征改性前后CFA的结构,研究了MCFA的投加量和染料的pH值对染料吸附性能的影响并揭示了吸附机理。结果表明,CFA改性后MCFA的表面粗糙多孔,比表面积从5.2 m^(2)/g增大到32.0 m^(2)/g,其活性提高和吸附位点增多使其吸附性能提高。在吸附剂投加量为2 mL和染料的初始浓度为100 mg/L的条件下,对碱性品红和孔雀石绿的最大去除率可达99%。MCFA对印染废水的吸附过程包括物理吸附和化学吸附,用Freundlich模型能很好地加以描述。用准二级动力学比准一级动力学可描述对4种染料的吸附行为。

关键词：无机非金属材料粉煤灰改性染料废水脱色率吸附

针刺/缝合多尺度联锁复合材料Ⅱ型层间力学行为

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复合材料学报 2024年第3期41卷 1567-1576页

作者：苏星兆陈小明郑宏伟吴凯杰辛世纪郭东升天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 天津工业大学先进纺织复合材料教育部重点实验室天津300387 天津工业大学机械工程学院天津300387

针刺/缝合多尺度联锁复合材料具有优异的层间性能,在航天热结构复合材料中得到越来越多的应用,然而,缝合工艺对于针刺复合材料双切口层间剪切(DNS)性能的影响还不清楚。以石英缎纹基布、石英斜纹半切布为原料,设计制备了3种缝合矩阵、4... 详细信息

针刺/缝合多尺度联锁复合材料具有优异的层间性能,在航天热结构复合材料中得到越来越多的应用,然而,缝合工艺对于针刺复合材料双切口层间剪切(DNS)性能的影响还不清楚。以石英缎纹基布、石英斜纹半切布为原料,设计制备了3种缝合矩阵、4种缝合纤维束的石英纤维增强树脂基针刺/缝合多尺度联锁复合材料,测试并分析了复合材料的DNS性能。采用Micro-CT对织物内部结构进行表征,同时通过扫描电镜(SEM)观察试样断口形貌,阐明层间增强机制。使用内聚力模型(Cohesive zone model,CZM)结合Abaqus软件进一步探究针刺/缝合多尺度联锁复合材料的DNS行为,预测材料的极限破坏强度。研究结果表明:缝合工艺的引入极大地改善了复合材料的层间性能,其DNS的破坏载荷最大可达到32.73 MPa,相比针刺复合材料提升了86.46%。针刺/缝合多尺度联锁复合材料DNS的主要破坏方式是基体开裂、纤维束的脆性断裂和拔出。同时,模拟结果和针刺/缝合多尺度联锁复合材料的DNS实验结果吻合较好,误差最大不超过8%,证明本文建立的内聚力模型能够有效预测针刺/缝合多尺度联锁复合材料的层间剪切性能。

关键词：针刺缝合织物复合材料 Ⅱ型层间力学性能内聚力模型

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

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非溶相共混熔喷非织造技术的研究进展

纺织学报 2024年第3期45卷 219-226页

作者：秦子轩张恒李晗翟倩甄琪钱晓明中原工学院纺织学院河南郑州451191 中原工学院服装学院河南郑州451191 天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387

为明确非溶相共混熔喷非织造技术制备超细纤维材料过程中的微相分离机制,并进一步明晰超细纤维材料结构和性能的调控规律,挖掘熔喷非织造技术的产业化应用潜力,从非溶相共混熔喷机制出发,介绍了利用多种聚合物进行非溶相共混熔喷时的微... 详细信息

为明确非溶相共混熔喷非织造技术制备超细纤维材料过程中的微相分离机制,并进一步明晰超细纤维材料结构和性能的调控规律,挖掘熔喷非织造技术的产业化应用潜力,从非溶相共混熔喷机制出发,介绍了利用多种聚合物进行非溶相共混熔喷时的微相分离特点,综述了非溶相共混熔喷的聚合物匹配体系现状以及不同种类聚合物共混对超细纤维材料性能的影响,阐述了非溶相共混熔喷超细纤维材料的功能性应用形式和领域,最后探讨了非溶相共混熔喷目前存在问题及未来发展方向,以期为共混熔喷非织造技术制备超细纤维材料的进一步研究提供参考。

关键词：熔喷非织造材料非溶相共混聚合物超细纤维

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

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圆顶形层联机织预制体参数化几何建模

航空学报 2024年第16期45卷 260-270页

作者：张长龙陈利王静岳万里史晓平天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 天津工业大学复合材料研究院先进纺织复合材料教育部重点实验室天津300387

通过一体化仿形织造技术制备的圆顶形层联机织预制体(DIWP)具有可设计性好、结构稳定、承载能力强等特点。探究DIWP微细观结构并构建其参数化几何模型,对于预测DIWP力学性能并指导其工艺设计十分重要。基于预制体宏观结构特征、织造工... 详细信息

通过一体化仿形织造技术制备的圆顶形层联机织预制体(DIWP)具有可设计性好、结构稳定、承载能力强等特点。探究DIWP微细观结构并构建其参数化几何模型,对于预测DIWP力学性能并指导其工艺设计十分重要。基于预制体宏观结构特征、织造工艺参数对DIWP参数化模型构造方法进行了全面研究,并使用SolidWorks软件建立了实体几何模型。结果表明:通过引入纬斜角可以描述DIWP纱线的空间坐标与运动路径之间的关系;一元二次函数形式的抛物线凸透镜形纱线截面假设适用于DIWP;讨论3种不同细观结构的DIWP参数化模型,进一步得到了具有系统性、可靠性、普适性研究价值的DIWP的参数化模型构造理论;模型解析式全部由MATLAB软件推导得出,可求解且唯一;参数化模型能够有效表征DIWP的空间拓扑关系、计算纤维体积含量,与实测值对比,误差为-3.43%。所得结论为DIWP的仿真模拟提供了理论依据,并对其实际制备工艺的设计具有指导意义。

关键词：圆顶形层联机织预制体参数化模型纬斜角一元二次函数纤维体积含量

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