纺织学报

高分子量壳聚糖皮芯结构微纳米纤维膜制备

房磊, 刘秀明, 贾娇娇, 蔺志浩, 任燕飞, 侯凯文, 巩继贤, 扈延龄

纺织学报. 2024, (09): 1-9. doi:10.13475/j.fzxb.20230701601

摘要 ( 150 )

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高分子量壳聚糖因具有良好的抗菌性、可促进细胞和组织生长以及可降解等特性,被认为是促进伤口愈合的优良材料;然而高分子量壳聚糖纺丝液黏度大,用常规静电纺丝法难以制成微纳米纤维。为解决这个问题,采用溶液喷射纺丝法制备了高分子量壳聚糖/聚氧化乙烯微纳米纤维,纺丝液含有质量分数为1.6%的高分子量壳聚糖和2.5%~5.0%的聚氧化乙烯(相对分子质量为10万)。所制备的微纳米纤维呈直线形,表面呈不光滑波纹状。通过MatLab对扫描电子显微镜照片进行识别和计算,结果表明,当聚氧化乙烯质量分数从2.5% 增加到5.0%时,纤维平均直径从133 nm增加到210 nm,直径分布变宽;微纳米纤维材料中大孔隙增多,孔隙率在0.69左右,变化不大;X射线光电子能谱和透射电子显微镜分析结果表明,所制备的高分子量壳聚糖/聚氧化乙烯喷射纺丝微纳米纤维具有皮芯结构,其中,聚氧化乙烯位于皮层,高分子量壳聚糖构成微纳米纤维的内芯;动物实验初步证明了高分子量壳聚糖皮芯结构微纳米纤维可以促进伤口愈合。

基于家蚕平板丝结构的柔性压力传感器制备及其传感性能

汪宇佳, 王怡, 王雅思, 代方银, 李智

纺织学报. 2024, (09): 10-17. doi:10.13475/j.fzxb.20230602601

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为获得基于天然平板丝结构的柔性压力传感器,以家蚕平板丝为柔性基底,在家蚕吐丝过程中循环喷洒过渡金属碳化物/氮化物和银纳米线作为导电材料,制备出具有天然多层结构的导电传感层复合材料。借助扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱仪对制备的平板丝传感层进行形貌观察和结构分析,并通过优化传感层的层数开发出性能更优异的传感器。结果表明:具有2层传感层的传感器的灵敏度最高,在42.03~60.00 kPa的高压范围内灵敏度可达0.20 kPa^-1,比仅有1层传感层的传感器灵敏度提高了20倍;该传感器响应/恢复时间均在1 s以内,且在施加不同压缩速率时仍能保持电流值稳定,可准确响应动态变化的压力,在超过1 500次压力加载/卸载循环后传感性能依旧保持稳定;该传感器可很好地贴附到人体关节表面用于监测人体运动状态,通过按压时间长短来模拟摩斯密码,可用于信息加密传输和困境救援;将传感器制成传感阵列,可应用于压力位置轨迹追踪。

柞蚕丝素纳米纤维温敏复合膜制备及其生物相容性

王勃翔, 徐航丹, 李佳, 林杰, 程德红, 路艳华

纺织学报. 2024, (09): 18-25. doi:10.13475/j.fzxb.20230701901

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为探究柞蚕丝素蛋白温敏纳米纤维的水溶液静电纺丝工艺及其生物相容性,以烯丙基缩水甘油醚改性柞蚕丝素蛋白(ASF-AGE)为基材、N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)为单体,通过原位溶液聚合和静电纺丝技术制备p (ASF-AGE-PNIPAAm)温敏纳米纤维膜,探究单体质量配比对纳米纤维膜形成的影响,分析纳米纤维膜的温度响应性、亲疏水性、体外降解及细胞相容情况。结果表明: ASF-AGE与NIPAAm以1∶1.5质量比进行聚合并经静电纺丝成功制备均匀连续的纳米纤维膜,平均直径为(452±120) nm;纳米纤维膜在32.7~33.4 ℃具有明显的温度响应性,在45 ℃具有显著的疏水性;纳米纤维膜在蛋白酶XIV中更易发生降解,降解28 d质量损失率可达39.6%;纳米纤维膜与小鼠脑微血管内皮细胞b End.3共培养未表现出细胞毒性,经5 d和7 d培养展现出良好的细胞相容性,有利于b End.3细胞增殖黏附。

聚乙烯亚胺/聚丙烯腈复合纤维薄膜的制备及其功能化应用

王浩然, 于影, 左雨欣, 顾志清, 卢海龙, 陈洪立, 柯俊

纺织学报. 2024, (09): 26-32. doi:10.13475/j.fzxb.20230600801

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针对金属-空气电池阴极易腐蚀的问题,将聚乙烯亚胺(PEI)和聚丙烯腈(PAN)共混,基于静电纺丝方法制备PEI/PAN复合纤维薄膜,抑制CO₂对空气阴极的侵蚀。借助计算机模拟方法计算PEI/PAN复合纤维薄膜的最佳成分配比,采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外吸收光谱仪、同步热分析仪等对PEI/PAN复合纤维薄膜的物理特性、CO₂吸附性能进行表征和分析。以铝-空气电池为例,通过电池测试系统分析了PEI/PAN复合纤维薄膜对电池电化学性能的影响情况。结果表明:基于静电纺丝技术可成功将PEI嵌入PAN纤维中,所制备的PEI/PAN复合纤维薄膜纤维直径均一且表面光滑;当PEI/PAN复合纤维薄膜中的PEI质量分数为50%时,在100 kPa条件下其CO₂吸附量可达1.86 mmol/g;在金属-空气电池阴极添加PEI/PAN复合纤维薄膜,相较于传统铝-空气电池,其比容量提升19.5%,放电时间延长20.4%。

聚环氧乙烷/Al₂O₃被动辐射降温膜的制备及其性能

王清鹏, 张海艳, 王雨婷, 张涛, 赵燕

纺织学报. 2024, (09): 33-41. doi:10.13475/j.fzxb.20230605701

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针对传统制冷技术存在能耗大、额外产生热量、排放温室气体等弊端,以聚环氧乙烷(PEO)为原料,基于静电纺丝技术制备PEO微纳米纤维膜,并采用共混法将纳米氧化铝(Al₂O₃)颗粒添加到PEO纺丝溶液中,通过静电纺丝制备出PEO/Al₂O₃微纳米纤维膜,用于日间被动辐射降温。分析了纤维膜的形貌、太阳光反射率、大气窗口波段红外光透过率、发射率以及日间辐射降温性能。结果表明:由于微纳米纤维结构和纳米Al₂O₃颗粒的有效散射,使纤维膜的平均太阳光反射率达到90.2%;PEO作为选择性辐射降温材料,结合Al₂O₃纳米颗粒的声子极化共振,使得PEO/Al₂O₃纤维膜在大气窗口波段的发射率为90.0%,当Al₂O₃的质量分数为4%时,在平均太阳光强度为712.3 W/m²、环境湿度为14.2%的条件下,相对于环境温度日间降温达6.1 ℃。

异形二醋酯纤维干法纺丝成形过程模拟及其截面分析

邓钢, 张涛, 吴超平, 王军, 张磊

纺织学报. 2024, (09): 42-49. doi:10.13475/j.fzxb.20230605301

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为研究异形二醋酯纤维的干法纺丝成形过程,基于三角形喷丝孔推导了用于描述截面异形度变化的计算方程,并耦合到典型一维干法纺丝模型中,构建出可高效计算的混合动力学模型,模拟计算了异形二醋酯纤维的干法纺丝成形过程。采用工业化纺丝实验装置制备纤维样品,分析了截面形态数据并与模拟计算结果进行对比。结果表明:二醋酯纤维的纺丝过程中溶剂蒸发和温度变化剧烈,恒温蒸发区不明显,在纺程1 cm左右达到卷绕速度,并在喷丝口下方短距离内迅速完成固化,截面积基本恒定;二醋酯纤维异形度受溶剂蒸发和表面张力2个因素共同控制,其中溶剂蒸发是主要控制因素;纤维异形度的实验值为74.4%,模拟计算值为72.8%,二者基本相近,同时纤维截面积实验值为642.0 μm²,模拟计算值为614.8 μm²,差异率为4.2%,模型对纤维截面变化趋势有较好的预测性;纤维样品截面呈规则的“Y”形,异形度具有较高的一致性,变异系数为1.12%;纤维样品的截面积变异系数为4.17%,单丝间的截面积差异相对较为明显。

固相聚合对萘环液晶聚芳酯结构与性能的影响

魏朋, 李志强, 李娇娇, 李俊慧, 刘东, 耿嘉骏

纺织学报. 2024, (09): 50-55. doi:10.13475/j.fzxb.20230702401

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为解决液晶聚芳酯熔融缩聚反应后期由于反应温度和熔体黏度过高导致的降解交联副反应以及成形加工困难等问题,以6-羟基-2-萘甲酸(HNA)、2,6-萘二羧酸(NDA)、对苯二甲酸(TA)、4,4'-二羟基联苯(BP)为原料,采用原位一锅熔融聚合法制备了低分子量萘环热致液晶聚芳酯,并对其进行固相聚合。通过差示扫描量热仪、热重分析仪、偏光显微镜、X射线衍射和熔融指数仪对固相聚合后的液晶聚芳酯结构与性能进行了测试。结果表明,液晶聚芳酯的熔融温度和结晶度受聚合时间和温度的影响较大,呈现出先增加后降低的变化趋势,但并不会改变聚芳酯的晶体结构,同样属于正交晶型。此外,固相聚合在温度305 ℃下反应12 h,液晶聚芳酯热学和结晶性能得到明显改善;高于此时间和温度时聚芳酯的熔点开始降低,热降解反应开始进行,热稳定性和结晶性能下降。

基于三维显微镜成像的墨西哥红酸枝内部纤维分布及结构形态表征

周领辉, 祝成炎, 金肖克, 马雷雷, 陈海相, 田伟

纺织学报. 2024, (09): 56-62. doi:10.13475/j.fzxb.20230700801

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为研究设计出轻质、高强的纤维增强仿木复合材料,借助X射线三维显微镜分析墨西哥红酸枝(MRAB)孔隙结构的形态与分布,测量了孔隙结构的尺寸和面积,并根据孔隙面积计算孔隙率;借助扫描电子显微镜观察木纤维的结构形态,并利用X射线粉末衍射仪测量出微纤丝角来表征木纤维的取向度。研究结果表明:MRAB内部孔隙主要分布在导管、木射线、轴向薄壁组织和微孔等结构中,在横切面上孔隙主要呈线状和类圆形,在径切面上主要呈线状和纺锤状,在弦切面上主要呈类圆形和纺锤状;MRAB内部的孔隙率为31.27%,孔隙率由髓心到树皮逐渐变大,木纤维沿轴向紧密平行排列,微纤丝角为3.27°;可将MRAB微观结构作为仿生依据,通过控制织物种类、树脂、产生孔隙的方法和铺层方向等因素来实现全新高性能仿木纤维增强复合材料的结构设计。

基于ANSYS Workbench的高密机织滤料动态形变模拟与分析

田少萌, 张丽, 石浩轩, 徐阳

纺织学报. 2024, (09): 63-69. doi:10.13475/j.fzxb.20230503401

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为优化过滤机织物的设计,进一步探究机织滤料在受压时的动态形变及孔径变化规律,依据在实际应用时过滤机织物的纱线线密度、经纬密、面密度等参数,借助建模软件Solidworks建立织物三维细观模型,利用有限元软件ANSYS Workbench对不同压力条件下织物的形变情况进行模拟,分析织物最大变形量、变形轮廓以及孔径变化趋势,并将模拟结果与实验结果进行比较。结果表明:织物最大变形量在圆心处,变形量沿直径呈梯度递减;随着压力升高,织物中心的变形量呈非线性增加,织物的变形轮廓曲线类似于正弦曲线;在压力作用下织物孔径增大,且中心区域孔径大于远离圆心处孔径,同一周向孔径大小和形状也会发生改变。模拟结果与实验结果具有较好的一致性。

刺绣心电电极设计与性能分析

陆彤, 唐虹, 赵敏

纺织学报. 2024, (09): 70-77. doi:10.13475/j.fzxb.20231008001

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为提高刺绣心电电极的灵敏性和稳定性,规范电极设计与应用,分别对刺绣电极的面积、图案、针迹进行设计,并分析其影响要素。采用控制变量的实验方案,分析电极厚度、平整度、皮肤-电极界面阻抗、信噪比、基线稳定时间、基线偏移幅度的变化规律,找出刺绣电极物理特征和电学性能的影响因素。研究结果发现:刺绣电极面积过大或过小都会对其传感灵敏性和捕捉的信号质量造成负面影响;刺绣电极图案越接近圆形其各项性能均越好;成品厚度均匀、表面平整的针迹制备的刺绣电极传感稳定性和信号质量更好;经过优化设计得出的5.3 cm²圆形缎纹针迹刺绣电极,与3M公司生产的2223CN医用电极相比,皮肤-电极界面阻抗降低了1.064 MΩ,信噪比提高了3.133 dB,基线稳定时间缩短了3 s,基线偏移幅度减小0.07 mV,具有良好的外观平整度、电学灵敏性及稳定性。

经编贾卡鞋面材料透气性的数值模拟

张琦, 左露娇, 屠佳妮, 聂美婷

纺织学报. 2024, (09): 78-83. doi:10.13475/j.fzxb.20230504201

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为提前预测组织结构与经编贾卡鞋面材料舒适性的关系,以避免耗费大量的人力和时间,通过从鞋材不同功能区选取实验样品,借助建模软件Solidworks建立样品的三维结构几何模型,通过Ansys软件对该模型进行有限元分析的前处理及网格划分,然后将几何模型与空气流体动力学计算相结合,利用Fluent软件对织物的透气行为进行流体分析和数值模拟,最后将模拟结果与实验结果进行对比分析。结果表明:网眼组织的存在会增加鞋面材料的孔隙率进而增强鞋材的透气性能,同时,网眼处于反面的织物透气性大于网眼处于正面的织物透气性,模拟结果与实验结果相符,误差低于20%,因此利用数值模拟预测经编贾卡鞋材的透气性能是有效的。

基于线圈结构的双针床经编毛绒织物三维仿真

关松松, 蒋高明, 杨美玲, 李炳贤

纺织学报. 2024, (09): 84-90. doi:10.13475/j.fzxb.20230902101

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为实现高效率、低成本双针床经编毛绒织物开发,在分析了双针床经编毛绒织物形成及运动规律的基础上构建了垫纱数码数学模型、穿经数学模型,由数学模型自动生成垫纱运动轨迹。探讨了成圈及衬纬结构形成的毛绒织物的编织规律及其工艺,在研究其线圈结构及毛绒形态的基础上,建立了理想状态下的成圈及衬纬毛绒线圈模型,结合毛绒仿真关键因素及生成工艺参数,利用C#和JavaScript程序设计语言在Visual Studio平台上进行编程,实现了双针床成圈型及衬纬型毛绒织物的三维仿真。通过与实物图对比,验证了该模型可以真实模拟实物花色效果,仿真效果相似度高,可有效解决毛绒花型设计局限性的问题,降低设计难度和生产成本,解决设计周期长的问题,提高了生产效率,使双针床经编毛绒织物的应用得到广泛推广。

变厚度三维机织复合材料的抗冲击性能

吕丽华, 庞现柯, 刘澳

纺织学报. 2024, (09): 91-96. doi:10.13475/j.fzxb.20230404901

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为解决变厚度层合复合材料受到载荷时易分层导致其力学性能变差的问题,使用800 tex玄武岩纱线作为经纬纱,采用分层角联锁结构设计并织造了整体性优异的连续变厚度三维机织物,并采用树脂传递模塑工艺制备了树脂基变厚度三维机织复合材料,同时织造了同纬铺层和同经铺层2种不同结构的层合复合材料进行对比测试。然后对变厚度层合复合材料分别进行25、50、75、100 J的不同冲击能低速冲击实验,并通过单独分析冲击能为100 J时3种复合材料的损伤面积探究其损伤机制。结果表明:在冲击能为25、50、75 J时,变厚度三维机织复合材料与同纬铺层结构复合材料的刚度退化呈现高度一致性,二者抗冲击能力均优于同经铺层结构复合材料,变厚度三维机织复合材料损伤载荷大于2种铺层复合材料;层合材料受到冲击损伤时,因其层间无纱线连接,能量在材料层间传播时消耗,从而产生较大范围的分层损伤;而变厚度三维机织复合材料具有层间连接的经纱,受到冲击时应力在材料经纱连接作用下内部不断传播导致材料整体受载,因此具有更高的损伤容限。

羊毛混纺面料生产流程的碳图谱建模与应用

吴涛, 李婕, 鲍劲松, 王新厚, 崔鹏

纺织学报. 2024, (09): 97-105. doi:10.13475/j.fzxb.20230600301

摘要 ( 70 )

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纺织行业绿色转型从原材料生产、纺纱、织造、染整到最终产品循环供应网络的链路长、碳足迹流向和分布极为复杂,面向全生命周期的绿色化碳追溯和管理非常困难。以羊毛混纺面料生产为研究对象,采用流程挖掘和图谱等工业智能技术,提出一种面料生产的碳图谱建模、碳排放量化和应用方法。首先,建立羊毛混纺面料各级工序流程中能量流、物料流、人员流和碳流4个维度的生产流程工序级别碳排放量化模型;其次,在量化模型基础上提出了一种羊毛混纺面料生产流程知识的碳图谱建模方法,可实现以订单为线索的面料生产流程工序碳排放计算;最后,利用流程挖掘技术生成直接跟随图,可视分析面料生产过程的全局碳排放分布与流向,可实现全局和局部碳排放多角度监测。以上海某纺织企业生产流程为例,进一步验证本文所提出的羊毛混纺面料生产流程碳排放图谱的有效性,以期为企业的碳减排工作提供指导和决策参考。

可纺性竹原纤维的脱胶工艺及其性能

尹祥, 朱恩清, 杨静, 杨海艳, 王大伟, 石纯, 史正军

纺织学报. 2024, (09): 106-112. doi:10.13475/j.fzxb.20231105101

摘要 ( 61 )

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针对传统竹原纤维制备过程能耗大、污染环境、时间长,且获得的纤维表面粗糙、长度低等问题,构建了氯化胆碱-乳酸低共熔溶剂(DES)脱胶、过氧乙酸(PAA)脱胶、DES协同PAA脱胶3种绿色脱胶方法。通过傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜和X射线衍射仪等测试手段,对采用传统方法和3种不同绿色脱胶工艺所得纤维的理化性能进行了测试和表征。研究结果表明:制备竹原纤维的4种方法均可去除胶质部分,经DES溶剂脱胶可有效脱除竹原纤维的半纤维素,但木质素残余量高,PAA脱除木质素的效率最高,DES协同PAA脱胶制备的纤维素含量最高;随着竹原纤维无定形区域胶质部分的脱除,4种脱胶方式均可提高纤维的相对结晶度,但传统脱胶制备的纤维结晶度变化最小;DES协同PAA脱胶制备的纤维线密度最低(50.07 tex),断裂强度最高(2.98 cN/dtex),具有最佳的可纺性能。

超细纤维合成革用阻燃水性聚氨酯的制备及其性能

肖宁宁, 陈智杰, 欧阳裕福, 孟金贵, 孙阳艺, 戚栋明

纺织学报. 2024, (09): 113-120. doi:10.13475/j.fzxb.20231001501

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针对超细纤维合成革用聚氨酯涂层易燃、强度低、韧性不足等问题,自制了一种含磷双元醇反应型阻燃剂(DHIMP),并将其作为扩链剂与二苯基甲烷二异氰酸酯、聚四氢呋喃醚二醇、2,2-二羟甲基丁酸共聚得到分散性、稳定性良好的阻燃水性聚氨酯(P-WPU)。将P-WPU制成涂层浆料并通过双面刮涂—交换凝固—烘干等制备工艺,最终在超细纤维合成革表面构建柔软强韧的聚氨酯涂层。通过傅里叶红外光谱和核磁共振氢谱分析了DHIMP的分子结构,对比表征了DHIMP对P-WPU乳液的粒径、力学性能以及超细纤维合成革阻燃性能的影响。结果表明:DHIMP不仅提高了P-WPU涂层的阻燃性,同时也提高了其弹性模量、断裂强度、断裂伸长率;当DHIMP质量分数为11.7%时,超细纤维合成革的综合性能最佳,其断裂强度为29.04 MPa,断裂伸长率达795.40%;当DHIMP质量分数为16.1%时,阻燃超细纤维合成革的阻燃性能最佳,极限氧指数达28.6%,熔滴数量为0~1,具有良好的阻燃效果。

蒙脱土协同TiO₂整理棉织物的功能性

赵强, 刘正江, 高晓平, 张云婷, 张宏

纺织学报. 2024, (09): 121-128. doi:10.13475/j.fzxb.20230904801

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为解决TiO₂在棉织物表面易团聚而导致光能利用率低的问题,采用蒙脱土与TiO₂二者协同对棉织物进行整理,以轧—烘—焙的方式将TiO₂和蒙脱土整理到棉织物上,制备了具有紫外线防护、抗老化和自清洁能力的棉织物。借助扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪和紫外可见漫反射光谱仪对整理前后的棉织物进行分析,并通过纺织品紫外线测试仪、白度测试仪及织物风格仪等测试其紫外线防护性能、白度和风格变化。结果表明:整理后棉织物的长波黑斑效应紫外线(UVA)透过率为1.81%,中波红斑效应紫外线(UVB)透过率为0.87%,紫外线防护因子(UPF)为100+,且经50次皂洗后UPF值仍能维持在50+;整理后棉织物的抗老化性能提高了16.7%,具有较好的自清洁性能,其白度、透气性能、断裂强力和风格等有一定程度的损失,但损失不大。

基于底物激活的蛋白酶法羊毛地毯生态丝光处理

王乐, 段志欣, 姚金波, 刘建勇, 卢建军

纺织学报. 2024, (09): 129-136. doi:10.13475/j.fzxb.20231100101

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针对蛋白酶难以降解高硫羊毛角蛋白的问题,构建了由底物激活剂LKZ-630与蛋白酶Savinase 16L组成的蛋白酶催化体系,采用该体系联合机械刮毯和刷毯对羊毛地毯进行丝光处理。通过酶活力、酶吸附性、羊毛水解度、地毯颜色、X射线衍射能谱及红外谱图等测试,分析了LKZ-630对酶水解羊毛的促进作用以及丝光处理前后羊毛地毯的外观及微观结构变化。结果表明:LKZ-630可打开羊毛纤维中二硫键,2 g/L的LKZ-630可使酶对羊毛的活力提高1 575倍,可使羊毛纤维对酶的平衡吸附量提高12.7倍,使酶对羊毛的水解速率提高36.3倍;刮毯和刷毯作用使得处理后羊毛地毯中纤维细度由根部至尖端逐渐变细,处理后地毯触感柔软、有层次感且有蚕丝般光泽,其CIE亮度值增加6.99,白度值增加50.12,黄度值减小14.84。

基于MXene的导电织物构筑及其多功能应用

卢道坤, 王仕飞, 董倩, 史纳蔓, 李思琦, 干露露, 周爽, 沙莎, 张如全, 罗磊

纺织学报. 2024, (09): 137-145. doi:10.13475/j.fzxb.20230603801

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为拓展二维碳化钛材料在智能纺织品中的应用,以纤维素非织造布为基材,将Ti₃C₂T_x和碳纳米管(CNTs)喷涂在纤维素非织造布上,制备出一种集传感、储能、热能转换于一体的多功能复合导电织物。借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪及傅里叶变换红外光谱仪对Ti₃C₂T_x及其改性织物的表面形貌及结构进行表征。结果表明:Ti₃C₂T_x/CNTs/非织造布具有优异的电热和光热转化性能,在15 V电压下织物快速升温至115 ℃,且在室温(32 ℃)条件下,织物经阳光照射后表面快速升温至65 ℃;所制备的柔性半固态超级电容器,在电流密度为0.2 A/cm²下,最大面积比电容达到125 mF/cm²,即使在10 000次充放电循环后仍保持74%的电容;作为应变传感器时,表现出明显的负电阻变化和高灵敏度,能准确检测出手指弯曲、肘部弯曲、膝盖弯曲等人体动作。

速度滑冰比赛服个性化样板生成方法

肖伯祥, 张悦, 胡志远, 赵欲晓, 刘莉

纺织学报. 2024, (09): 146-153. doi:10.13475/j.fzxb.20230203101

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速度滑冰比赛服是重要的运动装备,为解决速滑比赛服定制中样板与个性化体型匹配度较差和制版效率低的问题,提出一种基于质点-弹簧系统的样板生成方法。首先,扫描运动员三维体型,根据体型特征和比赛服分割线提取各主要衣片的三维模型网格;基于三维网格建立质点-弹簧模型;同时,对比赛服弹性面料进行多角度拉伸试验测量面料力学属性,以确定质点-弹簧模型的参数;然后,将衣片三维模型向二维平面投影,给定模型参数和约束条件在二维平面内对质点-弹簧模型进行迭代,在内部能量最小化目标约束下模型收敛后,获得的边界形状即认为是该衣片的样板;最后,经过服装CAD样板调整和裁剪缝纫等加工工艺步骤制作比赛服样衣,经运动员试穿评价后微调得到最终的个性化比赛服样板。试验结果表明,生成样板的测量误差在可接受范围以内,运动员主观试穿反馈样衣合体度良好,本文方法能够有效实现速度滑冰比赛服个性化样板生成,从而为速滑比赛服定制制版提供有效的技术支持和实用工具。

襕干裙的结构创想与三维虚拟复原

黄紫薇, 杨浪

纺织学报. 2024, (09): 154-163. doi:10.13475/j.fzxb.20231200501

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为适应数智博物馆的纺织服装文物展示,并为新中式服装品牌的结构设计注入灵感。以北京服装学院民族服饰博物馆馆藏的3款襕干裙为研究对象,首先通过图片分析、等比缩放及工艺推断获得其结构数据;然后利用AutoCAD软件绘制其结构图,并将A型裙结构理论引入到襕干裙裙幅的结构创想中以优化其腰口与下摆;最后在CLO3D软件中进行包含上下搭配与内外层次的三维虚拟复原,得到襕干裙的静态着装效果与动态展示模型。结果表明:通过控制新中式襕干裙的扇形裙幅展开圆心角可以实现其裙摆截面形态的结构平衡与摆围大小的直观可控;通过压力对比与问卷调查的综合评价,3款襕干裙的复原效果良好,为纺织服装软文物的理论研究与新中式服装工业生产建立了有效联系。

基于混合知识蒸馏和特征增强技术的轻量级无解析式虚拟试衣网络

侯珏, 丁焕, 杨阳, 陆寅雯, 余灵婕, 刘正

纺织学报. 2024, (09): 164-174. doi:10.13475/j.fzxb.20230904501

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基于外观流的二维虚拟试衣技术存在着服装扭曲准确率低、纹理失真以及模型计算成本高等问题,提出了一种基于混合知识蒸馏和特征增强的轻量级无解析式虚拟试衣模型。首先,通过全局特征的融合与不同尺度下流场运算结果的校准,提出了改进后的外观流估计方法,提高外观流的估计精度;其次,采用知识蒸馏的方法对图像分割结果与虚拟试衣流程进行解耦,构建了基于深度可分离卷积的轻量级试衣网络;最后,提出了基于像素平均梯度的服装复杂度GTC指标量化分析服装的纹理复杂程度,以此为基础将VITON数据集划分为简易纹理集、较复杂纹理集和复杂纹理集。结果表明:提出的模型在图像质量评价指标(弗雷歇距离、感知图像块相似度、峰值信噪比、内核初始距离)上的分值较目前性能最优的模型均有所提升,能够有效提高服装扭曲准确度与试穿结果图像的质量,缓解服装纹理畸变与失真的问题,同时还拥有更小的模型尺寸和更快的运行推理速度。

面向老年人局部差异热需求的加热被褥设计

顾舒婷, 陈晨依, 许静娴

纺织学报. 2024, (09): 175-182. doi:10.13475/j.fzxb.20231006901

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为改善老年人冬季睡眠热舒适性,提高睡眠质量,基于老年人睡眠局部差异热需求研究了分区加热被褥。使用暖体假人及人工气候舱模拟老年人冬季睡眠场景,进行睡眠实验,探究老年人冬季睡眠的加热需求,并比较电加热和热水袋2种加热方式的作用机制,以此为依据提出分区加热被褥设计方案。结果表明:当被褥无加热时,老年人胸部、背部、手部和脚部皮肤温度低于热舒适温度0.5~2.6 ℃,而背部和脚部更适宜进行局部加热;热水袋加热方式因升温速率高且水温下降后给人体带来接触冷感,而电加热方式升温速率平缓且能维持皮肤温度在34.5~35 ℃的舒适范围;在背部和脚部组合电加热作用下,被下微环境整体温度得以提升,胸部和手部皮肤温度也升高至热舒适温度范围,即分区电加热方案可有效改善老年人整体及局部睡眠热舒适性。本文研究结果可为开发高性能分区加热被褥提供理论参考及数据支撑。

新型共享衣橱的虚拟构建及实践探讨

李欣华, 李佳坤, 郑芳英, 张洁

纺织学报. 2024, (09): 183-193. doi:10.13475/j.fzxb.20230802901

摘要 ( 47 )

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针对当前服装产业生产和消费现状,及相关环境资源警示问题,基于“可循环理念”“协作消费模式”和“数字技术”,采用跨学科和虚拟实践方法,结合新零售模式、空间消费、区块链技术和数字孪生技术等知识,对新型共享衣橱在未来应用的可实践性及其带来的社会效益进行了探讨。研究显示:可循环理念和新兴技术环境为新型共享衣橱的未来实践提供了建设性环境;从其虚拟构建及运营带来的社会效益预估来看,一方面租赁方可以获得一定的经济效益,另一方面减少了服装消费和服装生产,节约了社会生产资源。本文研究为未来新型共享衣橱的实施提供了理论参考,以期促进纺织服装业的可持续发展。

异纤分拣机输棉通道结构对气流稳定性的影响

胡胜, 王紫悦, 张守京

纺织学报. 2024, (09): 194-203. doi:10.13475/j.fzxb.20230601201

摘要 ( 43 )

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针对异纤分拣机输棉通道内部出现气流波动导致后续棉花异纤的检测与剔除效果不佳等问题,对异纤分拣机输棉通道结构与气流稳定性之间的关系进行了研究。利用流体仿真软件Fluent分别对原始输棉通道结构、不同弯管角度与通道入口段长度以及在通道入口增设不同类型面扩散器进行模拟分析,探讨输棉通道在不同方案改进下其内部气流速度分布、压力分布及直通道中心线位置的速度衰减曲线的规律。仿真结果表明:原始输棉通道由于弯管处产生流动方向突变和离心力,导致内外壁面存在压力差使得通道内部流速波动较大;减小弯管角度、增大入口段长度有利于减小压力不均衡分布区域,提升内部气流稳定性;在输棉通道入口增设局部阻力系数最小的双圆弧相切流线型面的缩扩型扩散器,不仅可以减小因型面突变产生的局部阻力,同时可将气流集中在管道中间位置,相较于原始输棉通道气流的波动距离缩短0.3 m。

基于奇异值分解算法的非接触纱线张力测量

蒋静, 彭来湖, 史伟民, 袁豪伟

纺织学报. 2024, (09): 204-211. doi:10.13475/j.fzxb.20230400701

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为解决目前接触式纱线张力检测易对纱线运动产生干扰的现状,设计了基于图像处理的非接触式纱线张力测量系统。使用高速相机结合纱线弦振动理论基础和图像处理技术采集运动状态纱线图像信息。利用奇异值分解算法通过视频图像数据降维、重组振动位移提取、迭代去噪等操作获取振幅频率信息。借助快速傅里叶变换将纱线振动时域特性转换为频域特性并绘制频域图及时域图,最后搭建纱线振动监测实验平台检验算法的可行性和可靠性。结果表明:纱线张力和纱线频率具有正相关性,当纱线张力在50~80 cN之间时,通过对比实验得到算法求解的纱线张力与实际测量的张力绝对误差小于10%,可较好地反映纱线实时张力情况。基于机器视觉的非接触式纱线张力具有安装简单,实时性强,精度高等特点,避免了接触式张力测量方法存在的损伤纱线和测量精度受工艺环境干扰等弊端。

基于改进凸包缺陷算法的扎带定位方法

周其洪, 陈唱, 任佳伟, 洪巍, 岑均豪

纺织学报. 2024, (09): 212-219. doi:10.13475/j.fzxb.20230603701

摘要 ( 42 )

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针对传统视觉在检测捆扎带时存在难检、漏检、定位扎带位置困难和速度慢等问题,提出一种基于改进凸包缺陷算法的扎带定位方法。采用自适应直方图均衡化图像增强算法,以增强编织袋区域与背景的对比度;利用快速凸包算法获得编织袋轮廓的凸包,减少获取凸包的时间;最后,通过改进凸包缺陷算法对编织袋轮廓凸包进行缺陷检测,根据检测结果中凸包缺陷点的位置和缺陷深度进行筛选得到扎带定位点。同时为验证该算法的准确性与鲁棒性,在具有复杂背景干扰的环境下进行实验,将传统凸包缺陷算法与改进后的凸包缺陷算法进行对比分析。实验结果表明:相比于传统凸包缺陷算法无法检测出编织袋轮廓的全部缺陷从而存在漏检,改进后的凸包缺陷算法漏检率为0,定位误差小于4 mm,可有效定位扎带位置并具有较高的鲁棒性。

基于运动合成的旋转变速运动建模及其驱动机构演变

袁汝旺, 李文豪

纺织学报. 2024, (09): 220-227. doi:10.13475/j.fzxb.20230504801

摘要 ( 35 )

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为满足织机开口运动停—升—停的工艺特性及其动力学性能,提出一种基于运动合成的旋转变速运动规律构造方法。从组合机构角度提出旋转变速运动驱动机构及其演变,建立不同驱动机构的相对运动传递函数模型。采用目标优化法对旋转变速机构尺寸参数进行设计,在相同的中心距半径和转子臂初始位置的情况下建立优化函数并进行求解。仿真结果表明:偏移系数是影响旋转变速运动的关键参数,且变速运动静止时间、相对位移和速度峰值随偏移系数增加而减小;传递函数是影响旋转变速机构运动特性的重要参数,当偏移系数为0.414 7时,随传动比的减小,转子臂相对位移减小,同时影响旋转变速机构凸轮特性,传动比大于0.9后不能满足旋转变速机构约束条件;用导杆滑块机构和铰接四杆机构对齿轮机构进行代换,可近似实现变速规律相对运动的传递,其传动误差分别为0.010、0.003 rad;通过减小中心距对铰接四杆机构重新优化可以提高旋转变速机构传动性能,满足高速运动需求。

热转印系统色带传动过程张力分析与建模

吴建忠, 徐洋, 盛晓伟

纺织学报. 2024, (09): 228-234. doi:10.13475/j.fzxb.20230902201

摘要 ( 35 )

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为保证热转印过程中薄膜色带传动稳定进而实现高质量转印,建立正确的热转印色带传动张力模型十分关键。首先,研究了热转印色带传动系统组成及转印原理,并根据色带传动路径分辊间段、放卷段和收卷段3阶段对色带传动系统张力进行了建模与分析。然后,结合热转印色带卷材的黏弹性分析张力形成机制,改进了卷绕系统经典张力公式,建立了辊间段薄膜色带张力模型。针对传动系统的放卷区域,分析了摩擦对薄膜色带传动张力的影响,提出张力下降系数以评估张力损失。考虑色带张力非线性时变的特点,利用步进电动机负载模型求解收卷区域色带张力。最后,通过对比仿真与实验所得的色带张力变化曲线,验证了模型的准确性,为后续张力控制方案设计奠定了基础。

相变材料微胶囊的研究进展

刘文静, 张欣睿, 赵晓曼, 洪剑寒, 王鸿博, 韩潇

纺织学报. 2024, (09): 235-243. doi:10.13475/j.fzxb.20230800502

摘要 ( 90 )

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为进一步提高能源利用率,满足当今社会对可持续能源的迫切需求,首先,列举了相变材料微胶囊的芯材和壁材的分类及其选择原则;其次,分析总结了相变材料微胶囊不同制备技术的国内外最新研究进展,重点对比归纳了物理法、化学法以及物理化学法等制备技术的原理、特点及其适用范围;然后,综述了相变材料微胶囊在纺织、医疗、建筑、能源等领域的应用进展并分析总结国内外最新相关研究;最后,针对相变材料微胶囊在生产制备和实际应用中的关键问题,提出其潜在解决方案和优先发展方向,以推进相变材料微胶囊不断向绿色化、多功能化方向深入发展。

负载生长因子的微纳米纤维创面敷料的制备与应用研究进展

蔺志浩, 房磊, 贾娇娇, 扈延龄, 房宽峻

纺织学报. 2024, (09): 244-251. doi:10.13475/j.fzxb.20230401702

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伤口愈合是一个动态的、复杂的、多细胞参与的过程,理想的创面修复材料对促进伤口的愈合至关重要,为实现更好的创面愈合,可在创面修复材料中添加生长因子等物质。首先总结了碱性成纤维细胞生长因子、表皮生长因子、血小板衍生生长因子这3种生长因子的作用及其在创面愈合过程中的作用环节及机制,阐述了微纳米纤维支架、微球和纳米颗粒等生长因子的可控释放递送策略,重点讨论了负载一种或多种生长因子的微纳米纤维创面敷料。研究指出,生长因子的作用已被广泛证实,不同的生长因子参与伤口愈合的不同阶段,微纳米纤维作为一种可控释放的递送系统及理想的创面修复材料,在皮肤创面愈合医用敷料领域拥有广泛的应用前景。

苗乐·舞动

钱丽霞, 章依凌

纺织学报. 2024, (09): 252-252.

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系列作品从雷山苗族古董绣衣中汲取灵感，以传统裁剪为基础，融入了立体裁剪的灵动与韵律，营造出一种独特的结构美学。作品中巧妙地运用了解构、重组将苗族特有的纹样与西班牙斗牛服饰结构巧妙结合，通过绗缝、拼接、压褶、搭叠和镶嵌钉珠等精湛手工技艺，为装饰效果注入中西文化的融合和时尚多元化的魅力。在色彩的选择上，大面积使用了传统手工染色的“玄色”和深沉而热烈的红色，创造出一种传统与现代的视觉冲击力。配饰设计中将头饰的细节设计与手袋相呼应，以全新的视角展示系列作品的独特韵味。本系列作品不仅仅是对衣物层叠与裁剪的创新呈现，更是一段历史的深情叙述和对民族文化的生动延续。

交响·几何流线

王怡, 王克

纺织学报. 2024, (09): 253-253.

摘要 ( 42 )

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本系列作品的灵感源于几何与抽象艺术的融合，以大胆的几何方块和优雅的螺旋线条交织成一个温暖而引人注目的设计。第1个抱枕采用了红色和米色为主色调，红色方块提供了视觉上的强烈对比，而螺旋形的线条则添加了一种动感和深度，使整个设计既现代又具有艺术气息。第2个抱枕则选择更为低调和自然的色彩搭配，使用了棕色和灰白色。同样的螺旋线条在这里呈现出更加柔和和谐的视觉效果，棕色的大片区域与灰白色的背景形成了优雅的对比。抱枕枕芯采用柔软耐用的羽绒棉，枕套采用顺滑亲肤的冰丝材质。本作品通过简单的颜色和图案的运用，很容易与各种室内装饰风格相匹配，营造出既现代又舒适的居家环境。

自然化蝶非遗新创

齐娅璇, 杨洋

纺织学报. 2024, (09): 254-254.

摘要 ( 32 )

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设计灵感来源于新疆非物质文化遗产，融合哈萨克族刺绣与维吾尔族木模戳印技艺，对传统纹样进行现代化再创作，使其符合现代审美并运用于化蝶图案。设计中主要使用蝴蝶、祥云和花草元素，通过对称线条勾勒出蝴蝶轮廓。蝴蝶采用色彩斑斓但降低饱和度的方式处理，易于融入整体设计。自然与蝴蝶的结合象征自由与美好，而穿越云层的花纹则象征生命的持续蜕变与成长。作品主要采用了新疆和田丝绸，并通过刺绣工艺与植物染料的结合，凸显了传统工艺与现代设计的有机融合。本设计旨在展现民族文化与现代生活的和谐融合，寓意我们不断成长，迈向更好的自我。

苗不可言

王艳晖, 王玉

纺织学报. 2024, (09): 255-255.

摘要 ( 39 )

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本系列作品设计灵感来源于苗族传统百褶裙，将传统百褶裙印象投射到现代时装中。沿用苗族蓝染技艺，利用薄厚不一的纯棉材质与蓝靛碰撞反应，形成柔和丰富的蓝调视觉，配合大体量的打褶工艺，呈现出一种蓝天白云自然和谐的质朴审美观。整体设计廓形简约，衣身融入曼妙褶痕与灵动蜡染图形，诠释经典的时髦感，满足消费者多种需求，实现或浪漫、或精致，传统与时尚、自然与潮流的穿搭体验。

青瓷京华

张峻

纺织学报. 2024, (09): 256-256.

摘要 ( 38 )

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本系列作品设计灵感来源于北京的丰富文化遗产和传统工艺美术。设计融合了北京的历史元素和现代时尚审美，旨在通过服饰传达一种时空交融的美感。系列作品以经典的蓝白为主色调，呼应青花瓷的清雅和纯净，象征着北京文化的精致与庄重。服饰上使用的青花瓷图案，细致地模仿了古代青花瓷的画风，融合了传统与现代的设计语言。云肩的造型灵感来源于宫廷建筑，体现“天人合一”的文化内涵，增加服饰的立体感和仪式感。在工艺上采用了北京宫绣与盘金绣，这两种绣法都具有极高的艺术价值和技术难度，展现自然美的同时也彰显工艺的精湛。系列作品主要使用羊绒、羊毛作为基础材质，结合蚕丝、棉、麻等天然材质，使整体设计不仅美观也兼顾实用性和舒适性。

“青瓷京华”系列作品是对北京文化深厚底蕴的现代诠释，旨在通过每件服饰作品，让穿着者感受到传统与现代完美融合的独特魅力。

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