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。

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.

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。

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。

具有高力学强度与稳定电致发光特性的连续发光纱线的设计与构筑

摘要:发光纤维材料因其在柔性显示、智能纺织品等领域展现出的巨大潜力而受到广泛关注.在发光纤维应用的众多影响因素中,力学性能的优化与发光色彩的多样化始终是研究的重点.本研究采用了将芯层单纤维加捻与皮层封装处理相结合的策略,显著增强了纤维的力学性能, 使其断裂强度提升至原来的2倍,韧性提高了2.3倍.制备的发光纤维材料展示了出色的性能稳定性, 能够承受打结、编织等处理,在水下弯折或经过酒精清洗后,仍能保持正常的发光性能. 此外, 本研究通过利用发光层与封装层的发光效果叠加原理, 实现了纤维的发光色彩的丰富化,其在1931CIE色度图中的色域覆盖范围超过30%,体现出灵活的发光颜色可调性.同时,采用并联点亮策略和加捻结构, 实现了在单根纱线上大跨度颜色的独立或共同展示,满足了在单一纱线上灵活切换多种色彩风格的需求,所制备的发光纱线鞋面能够实现8种色彩风格的任意切换.本研究中所制备的发光纤维纱线,凭借其良好的力学性能、优异的稳定性及灵活的发光可编辑性,在伪装、柔性显示设备可穿戴器件、时尚装饰等领域展现出了良好的应用前景.

光致变色纺织品制备技术的研究进展

摘要:光致变色纺织品因迅速的光响应性和反应可逆性等特质,在时尚和智能纺织品领域应用前景广泛。概述光致变色材料的变色原理和分类,探讨光致变色纺织品制备方法(直接接枝、染色及印花、纺丝、层层自组装、微胶囊法)的最新进展,并总结各种方法的优缺点。直接接枝法可精确控制材料用量,但部分方法需要专业技术和设备;染色及印花法简便经济,适用于大规模生产,但染料易褪色且可能污染环境;纺丝法将光致变色物质纺入纤维,但制备过程复杂;层层自组装法可精确控制材料结构,提高稳定性,但制备周期长且繁琐;微胶囊法可有效隔离材料,提高稳定性,具有量产潜力,可用于开发智能纺织品。最后,简要介绍光致变色纺织品在光信息储存和太阳紫外线检测等领域的应用进展。