热防护功能纤维与智能纺织品的研究进展

摘要:在火场或高温环境中, 热防护服对人体生命健康至关重要, 可以保护高温工作人员免受热损伤, 是目前应用最广泛的特种防护服装. 传统的防护服通过对材料和结构不断优化, 能够满足阻燃隔热及防水透气等要求, 但是由于被动防护缺乏对内部生命体征和外部气体温度的监测, 限制了其综合防护性能的提升, 在紧急情况下难以快速判断风险并及时安全撤离. 随着多学科多领域的交叉以及多种技术的相互融合, 智能防护服能够主动应对外部环境或内部状态的变化, 使其具有强大的市场发展潜力和广泛的应用前景. 为了进一步探讨智能热防护服的发展现状和应用研究, 本文介绍了几种热防护的纤维以及织物, 在此基础上, 具体阐述了智能热防护服在生命体征监测、有毒气体监测以及高温预警方面的应用研究进展. 最后, 讨论了新型功能纤维与智能纺织品面临的挑战与机遇, 对其进一步的研发和应用进行了总结与展望.

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.

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。

碳纳米管在柔性可穿戴热电材料与器件开发中的研究进展

摘要:近年来,随着纳米科技的飞速发展,碳纳米管(Carbon nanotube,CNT) 在越来越多的领域得到了广泛的应用。与此同时,持续增长的全球能源消耗以及日益严峻的环境问题,促使新能源及其转换材料的研究。基于Seebeck 效应(Seebeck effect) 和帕尔贴效应(Peltier effect) 的热电器件因其在能量转换与管理方面的独特优势,已受到全球范围内的广泛关注。在此背景下,将热电器件与人体穿戴技术相结合,以实现智能监测、温度调节等多功能应用,逐渐成为研究热点。本文阐述了近年来CNT 在柔性可穿戴热电材料和器件中的研究进展,从CNT 的独特物理化学性质出发探讨了其在柔性可穿戴热电领域应用的可行性,介绍了CNT基无机、有机复合材料及器件的热电性能。最后总结分析了CNT 柔性可穿戴复合热电器件未来可能面临的挑战和发展趋势,以促进CNT 在柔性可穿戴热电器件中实现广泛应用。

燃气热水器铜质换热器防腐工艺研究

摘要:铜作为换热器的主要材料,在燃气热水器中应用广泛。然而,近年来,部分地区的铜管腐蚀漏水问题已成为行业难点。就铜质换热器的穿孔腐蚀问题,依据水质分析以及失效分析,分别从管道材料处理、水质处理两方面入手,提出管内壁镀镍、FOF(Filming Organic Formula)物理阻垢2种缓蚀方案。通过电化学试验、耐久性验证论证了方案的可行性。最后,针对以上2套方案批量制作了样品在山西、山东等地定向试用并定期追踪,结果显示,镀镍方案可在一定程度上减缓热交换器腐蚀,寿命可延长60%~200%;FOF物理阻垢整体可延长换热器使用寿命60%~200%以上。

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

纺织基摩擦纳米发电机在运动与健康领域中的最新研究进展

摘要:纺织基摩擦纳米发电机(Textile-based triboelectric nanogenerators,T-TENGs) 在能源收集和可穿戴设备领域展现出巨大潜力,尤其在运动与健康领域中尤为突出。本文针对T-TENGs 在运动与健康领域中的最新研究进行综述。首先,介绍了摩擦纳米发电机(Triboelectric nanogenerators,TENGs) 的工作原理及模式;T-TENGs 的关键材料,包括电极和正负摩擦电材料。其次,概述了多种制备技术,如共轭静电纺丝、湿法纺丝、环锭纺纱、二维编织、3D 编织和静电纺丝膜等;以及针织、机织、非织造、刺绣和3D 打印织物等不同结构的制备方法。然后,总结了T-TENGs 在运动领域(如人体运动监测和不同运动项目中的应用)、健康领域(生命体征监测和健康监测与疾病的监测、预防与矫正),以及多功能运动与健康方面的最新进展。最后,讨论了T-TENGs 遇到的挑战、未来发展趋势及其在多功能应用中的广泛应用前景,为T-TENGs 的进一步研究和制备提供参考。