紡織材料與紡織品設計
關注創建者：寒寒boy 創建時間：2017-12-29
紡織材料與紡織品設計的實例教程
進入 20 世紀 60、70 年代，紡織品阻燃技術發展很快，各個國家開始制定各種防火法規及阻燃性能評價標準。目前的紡織品阻燃發展方向主要在以下幾個方面：1、開發新型阻燃劑，解決阻燃劑的毒性、耐久性、特效性及甲醛等問題；2、研究紡織纖維的燃燒性能和阻燃理論；3、完善紡織品阻燃性能測試方法；4、制定和完善紡織品的阻燃法規和標準.
燃燒過程需要可燃物、熱和氧氣三個要素，因此阻燃可以從這三個方面著手，現在的研究認為阻燃機理主要有以下幾種：1、覆蓋層作用，在纖維表面形成覆蓋層隔絕氧氣并阻止可燃氣體的擴散；2、氣體稀釋作用，阻燃劑吸熱分解，放出氮氣、二氧化碳、氨、二氧化硫等稀釋空氣中的氧氣及可燃氣體，產生的氣體還有散熱降溫的作用；3、吸熱作用，某些阻燃劑在高溫下發生相變或脫水、脫鹵化氫等吸熱分解反應，降低聚合物表面和燃燒區域的溫度，從而減慢高聚物的熱分解速度來起到阻燃作用；4、熔滴作用，滌綸的阻燃大多以此方式實現，在阻燃劑作用下纖維材料發生解聚，熔融溫度降低，纖維在裂解之前軟化、收縮、熔融滴落，大部分熱量被帶走，從而中斷燃燒過程；5、終止自由基鏈反應，氣相阻燃劑的作用主要是將高能量的自由基 HO·和 H·轉化成穩定的自由基，抑制燃燒過程的進行，達到阻燃目的。
阻燃劑按化合物的類型來分主要有無機阻燃劑和有機阻燃劑兩大類。無機阻燃劑是一種無鹵阻燃劑，具有安全性高、抑煙、無毒、價廉等優點，主要包括無機水和金屬化合物、硅系阻燃劑、無機磷系阻燃劑和可膨脹石墨等；有機阻燃主要包括鹵素（氯系、溴系）阻燃劑、磷系阻燃劑，該類阻燃劑因阻燃元素不同而具有不同的特性。但鹵系阻燃劑在燃燒過程中會產生 HBr、HCl 等刺激氣體，歐盟已停止使用。
展開 防螨紡織品
具有防螨抗菌效能的紡織品不僅可以抑螨、驅螨，有效防止與塵螨有關疾病的發生，還可以抗菌、抑制細菌的繁殖，進而達到改善生活環境的目的。基于紡織品的應用場合及螨蟲生存條件，目前紡織品的防螨措施一般包括化學防螨、物理防螨以及天然纖維防螨。
化學防螨
化學防螨是利用化學方法殺死、驅避螨蟲，其使用的化學防螨劑包括殺螨劑和驅螨劑。殺螨劑機制是以破壞螨蟲的神經功能、表皮、生長、發育和繁殖以達到殺螨的目的；驅螨劑是在味覺、嗅覺以及信息素的作用下，阻止螨蟲接近或抑制其繁殖。
后整理法是一種較早的防螨紡織品常規處理技術，實施方法有噴淋、浸軋、涂層等。該技術生產工序簡單且使用范圍廣，缺點是耐久性不佳，防螨性能隨著使用和洗滌減弱。當前研究采用微膠囊技術、黏合技術、交聯技術等新工藝，使防螨整理劑能在纖維表面形成一層彈性膜，可提高防螨織物的性能并具有較好的耐久性。
近年來，防螨功能性纖維的應用取得了較大進展。目前，比較常用的防螨功能性纖維制造方法主要有兩種：在聚合物聚合過程中添加防螨整理劑然后進行紡絲，或在聚合物紡絲過程中施加防螨整理劑，如日本鐘紡公司以腈綸纖維為基材，在其處于凝膠狀態時涂以防螨整理劑，使防螨整理劑滲入纖維表層之下，提高了防螨效果。此外，采用接枝技術將抗菌防螨基團接枝到纖維的反應基上等方法也可以制成防螨纖維。
物理防螨
按照過濾理論，濾材中的纖維越細，比表面積越大，孔徑越小，過濾精度和濾效越好，因此，通過提高織物密度可阻止螨蟲或其他過敏源的入侵進而達到防螨目的。如日本東麗公司防螨被褥“克利尼克”高密度面料，其防螨率達到90%；此外，美國杜邦公司生產的非織造布“特衛強”以及德國科德寶公司的超細纖維布“依沃瓏”均為這類產品。物理防螨方法可以避免或減少化學試劑的使用，且防螨效果持久。
展開 我國在2006年由國家質量監督檢驗檢疫總局和國家標準化管理委員會又頒布了GB/T 20708-2006《紡織助劑產品中部分有害物質的限量及測定》，該標準規定了紡織助劑產品中有害芳香胺（≤30mg/kg，比染料標準更為嚴格）、重金屬及甲醛的限量、試驗方法、檢驗規則、試驗報告。
在紡織工業中應用熒光增白劑，面市的經過各種加工處理后的紡織品，其安全性也有強制性安全技術規范作為保障。我國現行的GB 18401-2010《國家紡織產品基本安全技術規范》，標準規定了嬰幼兒用品、直接接觸皮膚的產品、非直接接觸皮膚的產品的基本安全技術要求、試驗方法、檢驗規則及實施與監督，其中對禁用可分解芳香胺染料、甲醛限量、pH值等提出了要求。
另外有：9種熒光增白劑的測試方法F
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展開 在已報道的可穿戴式TENG中，紡織式TENG可方便地用于人體運動監測和供電，其靈活性、適用性、透氣性、可負擔性和可規模化生產等優點越來越受到人們的關注。戶外服裝可以保護人體抵御寒風，但它們的重量和厚度通常會導致長時間戶外活動不舒服。因此，在降低功能性戶外服裝的重量/厚度的同時，提高其保溫性能是十分重要的。到目前為止，關于這一點的功能性戶外服裝的研究還很缺乏，特別是結合紡織品TENG的具有能量收集能力和交互性應用的智能戶外服裝。
02
成果掠影
近日，中國科學院北京納米能源與系統研究所王中林院士和孫其君研究員團隊展示了一種基于隔熱紡織品(TI-textile)的TENG (TI-TENG)，它由多個功能層組成，包括關鍵的摩擦電氣化層、鍍銀尼龍電極、防風外層紡織品和內層紡織品襯里。通過材料改性和結構優化可以提高TI-TENG的摩擦輸出性能。制備的TI-TENG被證明具有多功能(例如，隔熱和抗菌性能)和智能(例如，傳感和能量收集功能)。此外，利用TI-TENG作為自供電可穿戴傳感器和人機交互界面，開發了一種智能人體運動監測和戶外無線信號傳輸系統，可在戶外活動中一鍵呼叫緊急救援。TI-Textile的大規模生產也為TENG提供了巨大的商業潛力，為多功能可穿戴設備的自供電傳感、能量收集和人機交互提供了新的研究方向。研究成果以“Thermal insulating textile based triboelectric nanogenerator for outdoor wearable sensing and interaction”為題發表于《Nano Energy》。
03
圖文導讀
圖1.TI-TENG的應用場景、結構和性能。(a)保溫服的應用場景及組成。
展開 這種材料由副教授Erik Thostenson和博士生Sagar Doshi領導的團隊開發，材料的基礎包括常規面料，如棉、尼龍，聚酯或羊毛等。
開拓全新的應用
傳感器涂層織物的一個潛在應用是測量人們走路時腳上的力量數據。這些數據可以幫助臨床醫生評估患者受傷后的損傷情況，或者幫助運動員預防受傷。這個應用的開發工作是特拉華大學INBRE資助的一個試點項目的一部分，托斯滕森的研究小組正在與特拉華大學的機械工程學教授、神經肌肉生物力學實驗室主任吉爾·希金森（Jill Higginson）的小組合作，攻克其中的難點。他們的目標是拿這些嵌入鞋子里的傳感器，與傳統的生物力學實驗室技術如儀器式跑步機和運動捕捉等進行對比，看是否具備獨特的性能優勢。
人們在實驗室進行測試的時候是知道自己正在被監視的，但在實驗室之外，測試者心理狀況不同可能會導致其行為是不同的。
托斯滕森說：“我們設計了一個解決方案，在實驗室之外進行測試并獲取數據：穿戴有這些新穎的紡織品的測試者走在街上、家里、任何其他地方的時候，才開始記錄他們的數據。”
特拉華大學的機械工程博士、論文的主要作者SagarDoshi，在項目中負責的是制造傳感器、優化它們的靈敏度、測試它們的力學性能、并將它們集成到鞋子中。他已經在進行初步測試的人員身上佩戴了傳感器。他們到目前為止已經獲取了兩種數據：傳感器收集的數據和需要花費數千美元的實驗室設備壓力板收集的數據。
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最近結束的2023年是地球上有記錄以來最熱的一年，某組織預測地球將在未來五年內創下新的高溫記錄。夏季熱浪給人類健康帶來了許多有害的后果，如對消化系統、神經系統和循環系統的危害。在嚴重的情況下，它甚至會導致多器官系統衰竭和隨后的死亡例如，
來源 | Nano Energy
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背景介紹
戶外活動對人體健康至關重要，給人類的身心帶來諸多益處。一般來說，戶外運動愛好者在進行長期徒步旅行或其他體育活動時需要注意各種天氣問題(如雪、雨和風)。極端天氣條件很容易導致身體不適，體溫下降等問題。由于大多數電子可穿戴設備是由傳統電池供電的，它們不具有可持續性，并且不方便在戶外充電/維護。開發具有自供電傳感器的戶外可穿戴設備對于解決廢棄電池的不可持續性和潛在的環境污染問題非常重要
來源 | ACS Nano
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隨著化石燃料燃燒產生的溫室氣體迅速增加，近年來，全球極端天氣越來越頻繁。惡劣的天氣會影響人體的熱舒適性，導致中暑、皮膚損傷，甚至死亡。雖然已開發出各種主動熱管理系統，如空調等能源密集型產品，但其不方便便攜式使用。因此，開發被動式高性能熱管理紡織品尤為重要，它既能提高個人的熱舒適度
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溫度控制和能耗及其對溫室效應的影響引起了科學界、政界和工業界的關注。建筑消耗了全球40%的能源，其中三分之一用于調節溫度，而許多能源被浪費在無生命的物體上。人體皮膚通過熱傳導、對流、輻射等方式散熱。通過材料系統的設計，可以以被動的方式精確調節皮膚傳熱
汗液蒸發對人體散熱起著不可或缺的作用。然而，傳統紡織品往往側重于排汗，而很少關注汗液的基本體溫調節功能，在中度/大量出汗情況下僅表現出有限的蒸發能力和冷卻效率。 近日，美國斯坦福大學崔屹教授提出了一種具有獨特功能結構設計的集成冷卻 (i-Cool) 紡織品，用于個人排汗管理。i-Cool 將導熱通道和水傳輸通道巧妙地結合在一起，不僅具有液體排汗功能，還具有增強的蒸發能力和高汗液蒸發冷卻效率。在穩態
隨著可穿戴設備的快速發展，基于摩擦電技術的新型纖維電子器件在機械能收集和自驅動傳感方面展現了廣闊的應用前景。近日，東華大學先進功能材料課題組在摩擦電纖維電子領域取得新進展，相關研究成果以《基于費馬螺旋納米纖維的防水耐磨可拉伸摩擦電紗線》(“Abrasion/water-proof
該研究團隊一直從事紡織材料與紡織品設計的前沿研究。針對前述問題，采用自由基聚合法將苯乙烯（St）、聚己內酯-甲基丙烯酸羥乙酯（PCL-HEMA）和聚六亞甲基胍-甲基丙烯酸酯（M-PHGC）等單體聚合，一步法合成了具有持久抗菌與防細菌黏附的納米水凝膠。該材料具有規則的球形結構，其中的抗菌鹽酸胍鏈段和疏水聚己內酯分子鏈可有效預防細菌在棉織物表面的黏附。
能源紗線的光學顯微照片
【成果簡介】
近日，東華大學王宏志教授課題組在可穿戴能源領域取得新進展，相關研究成果以《兩棲能源紗線與紡織品的連續化與規模化制備》(“Continuous and scalable manufacture of amphibious energy yarns and textiles”)為題發表于國際知名學術期刊
近日，東華大學紡織科技創新中心俞建勇院士及丁彬研究員帶領的納米纖維研究團隊在吸濕快干功能紡織品領域取得重要進展，相關成果以《基于仿生多孔Murray纖維膜的吸濕快干功能性面料》(Biomimetic Fibrous Murray Membranes with Ultrafast Water Transport and Evaporation for Smart Moisture-Wicking
想象一下是否有舒適和便宜的可穿戴面料能夠檢測各種壓力和運動呢？現在特拉華大學的科學家們已經創造了這樣一種技術，它可能會有一些有趣的應用。這種材料由副教授Erik Thostenson和博士生Sagar Doshi領導的團隊開發，材料的基礎包括常規面料，如棉、尼龍，聚酯或羊毛等。
