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。

组分调控对铁基非晶软磁合金耐蚀性能的影响

摘要:在恶劣的环境中,铁基非晶软磁合金会发生腐蚀,进而影响其功用,而元素成分调控是改善其耐蚀性最直接有效的手段。Cr的引入可在非晶软磁合金表面形成铬氧化膜而抑制腐蚀;Nb的存在可导致软磁合金表面形成n 型半导体型Nb氧化膜,且与基体元素间存在协同耐蚀效应;Ni可使软磁合金出现显著自发钝化特性;Si可形成硅酸盐钝化膜,拓宽稳定钝化范围;P则促进合金成分均匀性,形成更均匀更稳定磷铁化合物钝化层,且可加快非晶表面的活性溶解,加速表面特定成分的氧化膜形成。Mo可促进含Cr非晶软磁合金表面膜Cr富集,加速Cr氢氧化物钝化膜的形成;Cu可增加Fe的析出,抑制非铁磁性相的形成,降低合金平均晶粒尺寸而提高耐蚀性。此外,在铁基非晶软磁合金中同时引入多种元素时,这些元素会互相作用,进而协同影响软磁合金的耐蚀性能。

炊具产品冷喷涂铁导磁涂层及其性能

摘要:采用冷喷涂技术在铝煎锅底部制备铁导磁涂层,分析了涂层的厚度、微观形貌、孔隙率、粗糙度、抗拉结合强度、耐冷热冲击、电磁加热功率等性能。结果表明,所得涂层具有优异的综合性能,可批量应用于电磁加热的炊具产品。关键词:电磁加热;导磁;铁涂层;性能

家电行业传统点焊工序自动化转型升级

点焊工序是家电生产过程中的一个重要工序,可以实现不同金属板材紧密连接在一起的目的。随着家电行业自动化的不断实施,冲压、注塑等板块已经得到了不同程度的自动化升级,员工作业强度、作业环境得到了较大地改善,而点焊工序由于实施难度大,行业内仍旧以传统的人工点焊作业为主,近两年,通过规划和研发设计,成功实现了传统点焊工序的自动化转型升级。

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。

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.