纺织学报 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (03): 56-61.doi: 10.13475/j.fzxb.20190405906

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圆形纬编针织物电极导电性能及电阻理论模型构建

张佳慧1,2, 王建萍1,2,3()   

  1. 1.东华大学 服装与艺术设计学院, 上海 200051
    2.现代服装设计与技术教育部重点实验室(东华大学),上海 200051
    3.同济大学 上海国际设计创新研究院, 上海 200092
  • 收稿日期:2019-04-23 修回日期:2019-12-14 出版日期:2020-03-15 发布日期:2020-03-27
  • 通讯作者: 王建萍
  • 作者简介:张佳慧(1994—),女,硕士生。主要研究方向为先进制造。

Electric conduction and resistance theory model of circular weft knitted electrodes

ZHANG Jiahui1,2, WANG Jianping1,2,3()   

  1. 1. College of Fashion and Design, Donghua University, Shanghai 200051, China
    2. Key Laboratory of Clothing Design & Technology (Donghua University), Ministry of Education, Shanghai 200051, China
    3. Shanghai Institute of International Design and Innovation, Tongji University, Shanghai 200092, China
  • Received:2019-04-23 Revised:2019-12-14 Online:2020-03-15 Published:2020-03-27
  • Contact: WANG Jianping

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摘要：

为从理论上指导基于纬编针织物电极智能腿套的设计,建立电阻模块理论模型,选用2种导电材料、3种组织结构和4种电极尺寸制作了24种腿套试样,测试其热定形前后腿套电极部位的导电性能,探讨不同因素对织物电极等效电阻的影响,同时建立织物电极等效电阻线性拟合模型。结果表明:不同因素对织物电极导电性能均有显著影响,且原料对导电性能影响最显著;镀银纱织物热稳定性较好,对于需热定形处理的导电织物可选用镀银锦纶纱为原料;建立的电阻模块理论模型可用于定量分析和预测织物电极的等效电阻。

关键词: 针织物电极, 电阻模块, 导电性能, 理论模型, 智能服装

Abstract:

In order to provide theoretical guidance for designing leggings with circular weft-knitted electrodes, based on the loop structure of knitted fabrics, a theoretical model of resistance module was established, with 2 types of conductive materials, 3 knitted structures and 4 electrode sizes, totaling 24 leggings. The leggings were knitted and treated by heat setting to analyze the electric conduction of knitted electrode, for exploring the influence of different factors on the electric conduction of knitted electrodes and establishing a linear fitting resistance model of knitted electrodes. The results show that different factors have significant influence on the conductivity of flexible electrodes, among which conductive material has the most significant influence. Heat setting has little effect on the electric conduction of flexible electrodes knitted by silver plated yarn therefore it can be used as the material for flexible knitted electrodes that need to be heat-set. The theoretical model of resistance module can be used to analyze and predict quantitatively the resistance of the knitted electrodes.

Key words: knitted electrode, resistance module, electric conduction, theoretical model, intelligent garment

中图分类号: 

  • TS941.19

表1

纱线基本信息"

纱线
编号		 纱线
类型		 单纱线
密度/dtex		 生产
厂商		 纤维直径/
μm		 捻度/
(捻·m-1)
A 镀银锦
纶纱		 222 青岛志远翔宇功能
性面料有限公司		 27.6 570
B 2合股不锈
钢纤维纱		 111 东莞盛芯特殊绳带
有限公司		 14.5 230
C 2合股
锦纶纱		 78 东方桂冠针纺织品
有限公司		 24.0 610
D 锦纶/氨纶
双包纱		 44/44/
44		 上海利以德特种丝
有限公司		 15.0 900(S)
1 160(Z)
E 锦纶/氨纶
双包纱		 311/
44/44		 上海利以德特种丝
有限公司		 15.0 1 080(S)
1 250(Z)

图1

组织结构"

表2

纬编针织物电极工艺参数"

纱线
编号		 组织
结构		 横密/
(纵行·(5 cm)-1)		 纵密/
(横列·(5 cm)-1)
A 平纹 58 36
1×1抽条 64 38
1×2抽条 65 40
B 平纹 53 29
1×1抽条 53 33
1×2抽条 56 36

表3

导电纱线性能测试结果"

纱线
编号		 复丝
根数		 伸长率/
%		 强力/
cN		 电阻拟合
情况		 电阻率/
(Ω·m)
A 48 44.5 869.8 y=5.036 62x+
0.197 57		 1.40×10-5
B 100 1.0 2 149.0 y=0.366 47x+
0.249 1		 1.21×10-6

图2

线圈及等效电阻理论模型"

表4

织物电极的电阻理论K值"

纵行数×横列数 KpH KpZ K1H K1Z K2H K2Z
12×24 0.686 5 3.122 9 0.414 4 6.000 0 0.268 9 9.250 0
16×32 0.701 1 3.200 6 0.402 3 5.875 0 0.218 9 7.400 0
20×40 0.732 9 3.774 4 0.421 8 6.100 0 0.330 5 9.838 1
24×48 0.760 0 3.387 7 0.440 6 6.383 3 0.287 0 10.270 2

图3

织物电极横向电阻"

图4

织物电极纵向电阻"

表5

织物电极横向与纵向电阻主体间效应检验"

源 横向电阻F值 纵向电阻F值
原料 3 600.039* 1 713.532*
尺寸 72.749* 125.455*
组织 199.558* 603.008*
原料×尺寸 20.525* 46.996*
原料×组织 31.619* 1 212.312*
尺寸×组织 5.886* 60.557*
原料×尺寸×组织 2.977* 69.926*

表6

原料对织物电极横向与纵向电阻的估算边际均值"

原料 横向电阻/Ω 纵向电阻/Ω
均值 标准误差 均值 标准误差
A 0.971 0.007 1.371 0.018
B 0.402 0.007 2.530 0.018

表7

尺寸对织物电极横向与纵向电阻的估算边际均值"

纵行数×
横列数		 横向电阻/Ω 纵向电阻/Ω
均值 标准误差 均值 标准误差
12×24 0.625 0.009 1.638 0.025
16×32 0.617 0.009 1.724 0.025
20×40 0.717 0.009 2.158 0.025
24×48 0.786 0.009 2.266 0.025

表8

组织对织物电极横向与纵向电阻的估算边际均值"

组织 横向电阻/Ω 纵向电阻/Ω
均值 标准误差 均值 标准误差
平纹 0.819 0.008 2.629 0.024
1×1抽条 0.603 0.008 1.582 0.024
1×2抽条 0.637 0.008 1.629 0.024

表9

织物电极横向、纵向电阻实测值与理论K值偏相关系数"

组织 偏相关系数
横向电阻 纵向电阻
平纹 0.931* 0.658
1×1抽条 0.802* 0.901*
1×2抽条 0.781* 0.711

表10

织物电极横向电阻值的回归模型"

回归方程 调整R2
Yp=0.140r+3.030KpH-1.743 0.986
Y1=0.101r+5.942K1H-2.164 0.920
Y2=0.124r+1.111K2H-0.005 0.980
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