面向可穿戴的纱线基汗液微流控器件: 原理、设计、构建与应用

摘要:随着可穿戴技术的飞速发展, 人们对生理状态实时监测的需求日益迫切. 纱线基汗液微流控技术因其卓越的汗液收集、转运能力与良好的纺织工艺兼容性, 成为实现这一需求的重要备选方案. 然而, 纱线基汗液微流控器件的原理、设计、构建与应用等方面仍面临诸多挑战. 本文回顾了纱线基微流控技术的发展历程, 并深入探讨了纱线芯吸的基本原理及其性能调控方法. 基于纱线芯吸特性, 本文进一步总结了面向不同应用的纱线基汗液微流控器件, 包括汗液分析传感器、汗液激发供能装置和汗液触发致动器. 上述器件不仅展示了纱线基汗液微流控器件在实时汗液成分分析、收集利用汗液供能和汗液触发形变方面的巨大潜力, 而且为实现智能化可穿戴健康监测和运动分析提供了有力支撑. 这一领域研究的不断深入有望推动智能织物和可穿戴技术进一步发展, 为人类健康生活带来更多便利.

工业设计在智能家电产品设计中的实践运用

摘要:当前,消费者购买力持续上升,对智能家电产品亦提出了更高的要求。设计人员应在家电产品设计中融入工业设计理念,明确工业设计意义和价值,增强智能家电产品的服务性和人性化,让智能家电走入消费者日常生活,解决消费日常使用难题,推动智能家电产品的整体发展。本文将重点针对工业设计在智能家电产品设计中的实践运用展开研究。

家用多功能移动加湿机器人加湿模式模拟试验研究

摘要:文中拟采用模块化设计理念,完成一种家用多功能移动加湿机器人的设计。该设计主要偏向于主体结构的设计、优化及创新思想的提出。引入逆向设计的思想,对已知模型进行三维数据的设计。对较成熟的扫地机器人产品、加湿器进行外观结构重新设计及优化,力求优化产品模型。通过模拟试验对不同加湿模式的加湿效果进行对比和分析。试验结果分析表明,在相同面积的区域,选择不同加湿模式都能达到人体健康湿度,而且移动式加湿模式对室内湿度的均衡效果更显著。该模块化家用移动加湿机器人的设计极大地扩展了家用智能电器的使用范围,提高了家用智能电器的使用效率。所提出的基于模块化可重构思想的家用智能电器设计理念,对未来智能家用服务机器人产品的设计具有重要的借鉴意义。

空调压缩机主壳体焊管开裂原因分析

摘要: 介绍了空调压缩机主壳体用热轧酸洗钢板的生产流程; 采用金相和硬度检测手段分析了河钢邯钢生产的SS400 焊管在锥头扩管和焊缝压扁试验中开裂的原因并提出了改进措施。通过优化成分设计,降低碳含量,焊缝开裂问题得到解决。关键词: 空调压缩机; 酸洗板SS400; 焊管开裂; 显微组织; 碳含量

新型机电转化纤维材料与自供能可穿戴技术

摘要:随着柔性可穿戴电子设备的高速发展,众多可穿戴电子产品已成为人们日常生活的一部分。摩擦纳米发电机(Triboelectric nanogenerator,TENG) 为有效解决供电难题提供了新方法。基于TENG 技术,利用织物将身体运动转化为电能与传感信息,机电转化纤维(Mechano-electric conversion fibers,MECFs) 应运而生。MECFs 能够在高效收集身体低频、不规则机械能的同时,确保舒适、透气、安全且耐用,实现了自充电供能和自驱动传感两大功能。MECFs 催生了一个以人体为中心、自我维持的能量和信息供给系统。基于MECFs 的工作原理,起电材料的选择与设计是影响MECFs 性能的关键因素,MECFs 的多维度结构设计进一步提升了其能量转换效率。目前,MECFs 已经在智能生活中广泛应用,特别是自充电供能和自供能传感。尽管取得了显著进步,新型MECFs 的发展仍然面临着诸多挑战。展望未来,在人工智能和物联网的加持下,MECFs 将继续向智能化、个性化的道路迈进。

可穿戴织物基压阻式传感器的设计与应用

摘要:柔性压阻式传感器作为一种新型的压力传感设备,因灵敏度高、易变形、质量轻、保形能力强,受到了广泛关注。然而柔性压阻式传感器多采用聚合物材料作为衬底,存在制造成本高、透气性和舒适度差等缺点,阻碍了其在可穿戴领域的发展。与之相比,纺织材料具有轻质、高弹的优良特性,搭配上灵活的编织方式和独特的多孔结构,使其具备良好的柔性、亲肤性和透气性,纱线之间的交织方式和粗糙的纤维表面组成的多级结构也可以极大地提升传感器的灵敏度,因此织物是新型柔性衬底的理想候选者。本文从纤维/纱线(1D) 压阻式传感器和织物(3D) 压阻式传感器两个角度出发,系统整理了织物基压阻式传感器衬底的设计工艺,讨论了织物基压阻式传感器的制造方法,阐述了织物基压阻式传感器在运动监测、医疗服务及人机交互领域的应用。最后,对本文进行了总结,并谈及了织物基压阻式传感器在未来的优化方向。

基于微电容掺杂的高性能摩擦电纺织品

摘要:摩擦纳米发电机(TENG) 作为一种可以将机械能转化为电能的新兴技术,为智能可穿戴设备的能源供给提供了新的解决方案。然而,传统可穿戴式TENG 电荷密度低、输出功率小仍是一个亟待解决的问题。本文分别采用铁电陶瓷钛酸钡(BaTiO3)和二维过渡金属碳/氮化物(MXene)作为正、负极摩擦材料的填充物构筑了一种高性能摩擦电纺织品。借助BaTiO3的铁电效应和MXene 的界面极化效应形成了两种微电容,促使正极摩擦材料聚乳酸(PLA)和负极摩擦材料聚偏二氟乙烯(PVDF)的电荷密度相应增加,从而提高摩擦电纺织品的输出性能。研究结果表明:当BaTiO3掺入量为6wt%,MXene掺入量为0.10wt% 时,摩擦电纺织品的输出功率高达99 W/m2,此时输出电压为1600V,短路电流为50μA,分别是纯PLA-PVDF体系的2.7倍与3.6倍。在固定拍打频率下可同时点亮480颗发光二极管(LED),并可供应电子手表的正常运行。上述结果表明PVDF/MXene-PLA/BaTiO3体系有效提升了传统TENG 的输出性能,具备良好应用前景。

微纳米塑料在典型日用塑料制品使用过程中的释放规律及机制

摘要:塑料制品由于低廉和便利性, 在生活中被广泛的应用. 然而, 塑料制品在日常使用过程中会产生并释放微纳米塑料(MNPs), 可通过呼吸、无意摄入等方式进入人体, 带来潜在的健康风险. 因此, 明确塑料制品在使用过程中MNPs的释放情况具有重要的现实意义. 本文详细总结了“食品包装及容器”“母婴用品”“医疗及防护用品”“衣服与织物”以及“其他日用品”等5类典型日用塑料制品在各自主要使用场景下MNPs的释放情况. 其中, “食品包装及容器”类塑料制品的研究最丰富, 主要释放出聚丙烯材质的、颗粒状的MNPs, 且约70%的MNPs粒径分布在0~100 μm. 进一步归纳了塑料制品在机械破碎、热降解和其他作用下(光/生物降解)的释放机制. 其中, 机械应力(如磨损、搅拌、洗涤等)导致塑料制品发生的机械破碎, 以及温度的变化(高温或冷冻)是引发塑料制品释放MNPs的主要机制. 此外, 深入分析了影响塑料降解和释放的关键因素, 发现机械应力强度的增强、温度的升高和降低、光照(紫外光)时间的延长、微波时间和强度的增加、使用时长和次数的增多以及接触物质的成分等均会促进MNPs的释放; 同时, 塑料的种类和结构也是影响MNPs释放的重要原因之一. 随后, 探讨了其他有机化合物(如, 酚类、酯类、芳香族化合物)、重金属离子(如, 砷、铬、铅离子)、金属纳米颗粒(如, 铜纳米颗粒)等添加剂在MNPs产生过程中的释放情况. 最后, 对塑料制品的未来研究方向进行了建议和展望, 为探明塑料制品对人体健康的影响提供了理论支持.

洗碗机泵体外壳复合脱模机构与模具结构设计

摘要:针对洗碗机泵体外壳的结构,设计1套具有复合脱模机构的注塑模具。产品出水管的外圆柱面有9圆环及1个扣环,该圆管外圆柱面与外壳主体沿主分型面方向存在扣位与锁紧位,且圆管抽芯脱模距离较长。将出水管动模型腔设计成具有延时开模功能、由斜导柱驱动的滑块;将出水管型芯设计成用油缸驱动的抽芯机构,动模型腔滑块与圆管抽芯机构组成复合脱模机构。为了缩短脱模距离,将型腔滑块拆分成两个,两个滑块沿不同方向运动。开模过程为圆管抽芯先完成脱模,定、动模再开始分模,斜导柱带动动模型腔滑块脱模。冷却水路采用直通+水井+圆弧形水槽的混合布局。该模具采用一模四腔,为了使产品的注塑压力相同,采用热流道、点浇口的浇注系统。该模具结构合理,为类似产品的模具设计提供参考。