热灾害环境对形状记忆消防服面料防护性能的影响

消防员或应急救援人员需要穿着特定的热防护服以保障人身安全。在防水透气层与舒适层之间设置若干形状记忆合金弹簧,构筑动态隔热消防服面料组合。采用热平板仪和热防护性能测试仪分别模拟高温热接触和低辐射热灾害,测量分布于各面料层间的温度。对处于两种不同环境下的形状记忆合金弹簧形成的空气层对热防护织物的动态隔热作用进行分析比较,发现采用一个弹簧正中排列及3个弹簧对角线放置的隔热效果最为显著,可适用于两种热环境。研究结果可为优化形状记忆合金弹簧排布方式从而设计性能优越的智能消防服提供科学依据。     

两种不同基布芳纶针刺非织造材料的结构与力学性能的测试评价

针对两种不同基布(芳纶基、聚四氟乙烯基)芳纶针刺非织造材料,研究了织物的表面形态、拉伸性能、耐折叠性能、耐热性和热稳定性.研究结果表明:非织造布表面为三维立体网状结构,经过高温(260℃/3h)处理,织物的表面结构发生了损伤,且烧毛面比未烧毛面损伤严重;织物纵、横向断裂强度存在差异,高温处理后织物强度保持率较优,均达到100%以上,能满足高温下过滤织物的强度要求;折叠后两种织物的纵、横向断裂强度保持率和断裂伸长率保持率均较高,表现出优异的耐折叠性能.热重(TG)试验发现,两种织物的热分解温度均高于400℃,且聚四氟乙烯基芳纶针刺非织造材料的热稳定性较芳纶基芳纶针刺非织造材料稍好.     

可重复使用透湿型SARS防护服材料的研究

对比分析各种透湿型SARS防护服材料，重点讨论了聚四氟乙烯(PTFE)复合膜层压织物，结果表明，PTFE复合膜层压织物具有优异的综合防护性能。     

相变防护服的数值研究

利用简化传热模型，以皮肤表面温度为参考，研究了相变防护服在0℃海水及火场两种极端条件下的防护性能与相变材料的潜热、熔点及厚度的关系．研究发现相变防护服在极端温度条件下具有良好的防护性能，可大大延长相关人员的作业时间；所选相变材料的熔点和潜热对相变防护服的性能有重要影响，潜热大且熔点高的相变材料的防护性能好；在重量允许的范围内相变防护服的性能随厚度的增加有明显提高．     

机械防护服装的受力模型

由高强性能织物制成的机械防护服装,由于其轻质和高冲击损伤容限,具有很好的机械防护性能.机械防护服装的机械防护性能主要取决于各方面的力学性能,包括:纤维的拉伸性能、取向度、纱线的初始模量、断裂强度和纱线上的应力波传播速度,织物的线密度、组织结构、服装的层数,剪裁和接缝的方法等.从能量吸收的角度,分析机械防护服装受强力冲击时的能量吸收和波传播的速度,提出简单的计算方法,建立机械防护服装的受力模型.     

附加相变材料层的热防护服装传热数值模拟

火灾高温环境中,作业人员穿着防护服装可有效减小热压并提高着装舒适性.本文构建了模拟火灾环境下含相变材料的多层火灾安全防护服的传热模型,并利用热防护性能测试装置对模拟结果进行验证,计算与实验结果吻合良好.同时利用模型结果研究了防护性能与相变材料的熔点及相变层在服装层中的配置关系.研究发现与一般多层消防服相比,含相变材料层消防服在高温火灾环境下具有较好的防护性能,所选PCM的热物理属性,尤其是含PCM织物层在多层服装各层中的布置对服装防护人体皮肤烧伤性能影响较为显著.     

阻燃双层机织面料的研制

采用阻燃芳纶/粘胶混纺纱作为表经表纬,普通纯棉纱线作为里经里纬,设计并成功织造了五种表层阻燃、里层舒适的阻燃双层机织物试样.通过对试样进行阻燃性能测试,结果表明,五种试样的阻燃性能均达到GB 8965《阻燃防护服》的要求.对试样进行导水性、透湿性和透气性能测试,结果表明,五种试样的舒适性能都符合服用面料的要求.在今后的研究中,适当减小织物的克重、提高织物的经密,将能研制出更适合防护服要求的面料.     

PTT“形状记忆”织物的低温动态力学性能

利用动态力学热分析仪测试聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)"形状记忆"织物及其对比样聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)"仿记忆"织物、尼龙织物的低温动态力学性能,进而对织物的弹性模量及损耗因子进行分析.研究结果表明,在-130～200℃范围内,PTT"形状记忆"织物的经、纬向弹性模量较小,且随着温度的降低呈现小幅度增大,织物的经、纬向低温转变峰温度分别约为-30～-20℃和-35～-25℃;PET"仿记忆"织物和尼龙织物的经、纬向弹性模量较大,且随着温度的降低呈现相对大幅度增大,PET"仿记忆"织物的经、纬向低温转变峰温度分别约为-35～-25℃和-30～-10℃,尼龙织物的经、纬向低温转变峰温度分别约为-15～-5℃和-55～-45℃.研究结果为PTT"形状记忆"织物在高寒领域的应用提供参考.     

基于柔顺机构的风力机叶片变弯度前缘结构设计

为实现风力发电机叶片的自适应变形及结构轻量化,叶片前缘采用柔顺机构设计。以实际位移与目标位移差值及最大应力为约束,以材料用量最小为目标,采用变密度法对柔顺机构进行拓扑优化设计。以双程形状记忆合金丝作为驱动器驱动前缘柔顺机构自适应变形。研究结果验证了柔顺机构及拓扑优化结果的可靠性,为大型风力发电机叶片柔顺机构的设计提供了借鉴;同时也验证了双程形状记忆合金丝作为智能驱动器具有工程发展应用的前景。     

芳纶短纤维/芳纶浆粕增强制备高性能氯丁橡胶复合材料

对芳纶短纤维和芳纶浆粕进行微观结构表征和热失重分析,系统地研究了芳纶短纤维和芳纶浆粕对橡胶复合材料基本物理性能、动态力学性能和动刚度的影响。结果表明,芳纶短纤维为巨原纤模型;芳纶浆粕为微纤模型,呈羽绒状。芳纶短纤维在500 ℃降解,650 ℃左右降解基本完全;芳纶浆粕在350 ℃左右开始降解,500 ℃左右迅速降解,直到650 ℃左右降解基本完全。芳纶短纤维/芳纶浆粕增强制备的氯丁橡胶复合材料的撕裂强度、拉断伸长率、屈挠性能随着芳纶短纤维/芳纶浆粕并用比值减小而提高,但其动刚度减小。动态力学性能表明芳纶短纤维与芳纶浆粕并用比为10:10时,有相对较高的储能模量,较低的损耗模量和损耗因子,动态疲劳性能较好。     

双层防热阻燃织物的产品开发及其性能测试

从防护服的功能性、耐穿耐用、舒适性等因素出发选择防护服织物的原材料、织物组织结构等 ,开发研制了几种不同组织、不同密度的阻燃防热防护服织物 .通过性能测试 ,并与目前作为防护服用棉帆布相比较得知 ,所开发的织物各项性能较优良 .     

消防服多层织物系统的组合构成与性能

消防服需要具备热防护性等各种功能,从材料构成角度取决于其使用的各层织物及组合方式.为求解消防服的多层织物系统具有最佳性能的配伍组合问题,提出了两步法进行筛选:首先测评各组份织物的基本性能;其次时满足基本性能要求的各层织物按正交表设计的组合方案进行整体性能测评.以国内消防服产品常用织物为例进行了讨论,分析了多层织物组合系统的整体热防护性能(TPP)值与其厚度、面密度、燃烧前后质量损失之间的关系.     

DBD等离子体处理对芳纶织物结构性能的影响

为改善芳纶织物增强复合材料的界面黏结性能,采用常压氦-氧介质阻挡放电(DBD)等离子体处理对芳纶织物进行表面改性,研究氧气流量变化对织物等离子体处理效果的影响.通过测试处理前后芳纶织物的表面形貌、结构组成、润湿性能、粗糙度和拉伸性能来表征等离子体的改性效果.结果表明:DBD等离子体处理后,芳纶纤维的表面经过刻蚀,粗糙程度明显增加;纤维的化学组成没有显著变化,仅CO等极性基团有所增加;芳纶织物的润湿性显著改善;拉伸性能略有提高.综合考虑,氧气流量为10mL/min时处理效果较好.     

织物防辐射热性能的测试技术

以热辐射测量理论为依据,研制采用微机控制的织物防辐射热性能测试仪,实现了仪器的智能化。结合本测试仪的特点,确定了评价方法;经过实验,讨论各种因素对织物防辐射热性能影响的规律。为高性能热防护纤维及其织物提供了较好的测试方法及评价标准。     

医用防护服用非织造布的热湿舒适性能研究

测试了医用防护服用非织造布的结构特征参数，热湿舒适性方面的透湿透气性，以及KES测试的低负荷下各项力学性能等各项性能。分析了非织造布相较于传统医用服装机织面料在热湿舒适性、触觉舒适性度成型性等方面的特点。通过所设计的实验装置用DL-700C红外热像仪监测了模拟表下微气候的热湿传递特性，以及不同状态时面料表面温度的变化规律。提出了织物表面温度变化率作为表征非织造布的热湿舒适性能的评价指标。     

基于热传导方程模型对高温防护服装的设计研究

消防员在进行近火作业时所装备的防护服装通常由三层织物材料构成。文章基于热传导方程的模型,对高温环境下经过热防护服传热到假人皮肤的整个热传导模型进行研究。通过研究温度分布,运用偏微分方程、遗传算法计算得出隔热层的最优厚度,并且考虑各方面因素,对防护服的设计提供一个最优方案。     

格库铁路芦苇把阻沙栅栏风沙防护参数优化设计

风沙危害防治是格库铁路安全运营亟须解决的关键问题。南疆地区盛产芦苇，是区域廉价、环保的防沙材料。本研究对芦苇把阻沙栅栏的最佳孔隙度、抗风性能和排间距等防护参数进行了风洞实验研究，并对其阻沙效益进行了实地监测，旨在为芦苇把阻沙栅栏优化设计提供科学依据。风洞实验结果表明，当芦苇把直径为5 cm、把间距为3 cm（孔隙度为37.5%）时，栅栏防护效果较好，阻沙效率在90%以上，且具有较强的抗风性能；当多排芦苇把阻沙栅栏排间距设置为10～15 H时，风沙防护效果较好。实地监测结果得出，2道37.5%孔隙度芦苇把阻沙栅栏阻沙效率达98.9%，障后14 H处仍具有阻沙作用，验证了风洞实验结果10～15 H排间距的正确性。芦苇把阻沙阻沙栅栏适宜在格库铁路风沙防治中推广应用。     

热籽磁感应加温在肌肉体模中的升温效果

 为了探讨不同数量和不同排布方式下,热籽在等效肌肉的琼脂体模中磁感应升温效果,制作琼脂等效肌肉模型,利用模板植入不同数量热籽：1颗、2颗、3×3阵列排布、4×4阵列排布、双层4×4不同层间距排布。在选择的测温点植入热电偶,将植入完成的琼脂体模置于磁极下,进行磁场辐照,测定并记录升温情况。结果表明,1颗和2颗热籽植入体模在磁场中加热后温度可达25～32℃,热籽在体模中的发热功能稳定。9颗热籽植入体模在磁场中加热后,两颗热籽间温度达到37.5℃,热籽阵外1.0cm处温度为30.1℃。16颗热籽植入体模在磁场中加热后,热籽阵列中心温度达到52.9℃。不同层间距热籽植入体模在磁场中加热后,中心点位置温度均达到65℃以上。随着逐渐远离中心点,温度呈下降趋势,在热籽阵外1.0cm处降至42～45℃。层间距1.0cm与0.8cm的结果比较,各测温点间温度相差约1.0℃;层间距1.0cm与层间距0.5cm的结果比较,各测温点间温度相差约3.0℃。因此,本研究成功模拟了等效肌肉的琼脂体模,一定数量的热籽在既定靶区磁感应升温,可以达到肿瘤治疗所需温度。     

热防护纺织材料隔热性能的数值模拟

建立了一维织物传热模型,在此基础上利用ANSYS软件对热防护材料的隔热性能进行数值模拟和预测,并用PBI(Polybenzimidazoles)织物与PSA(Polysulfonamide)织物在不同热流密度下的热防护实验结果对模型的有效性进行了验证,结果显示数值模拟结果与实验结果的相对误差在5%以内.     

带电压反馈智能接触器的热分析模型

针对智能与普通交流接触器热分析问题的异同点,建立了同时考虑主回路和磁系统发热的智能接触器热分析模型.该模型根据智能接触器的线圈控制回路在脉宽调制下交替导通-关断的特点,利用磁路法建立了线圈控制回路导通与关断时磁系统的特性微分方程组,并通过求解该微分方程组建立其磁系统的热源模型.同时,结合两种接触器的共同特点将普通交流接触器的热分析方法扩展到了智能接触器.利用该热分析模型对一采用优化线圈及铁芯参数的智能接触器在稳态工作下的温升进行了热分析,并进行了实验验证.分析结果表明,与普通交流接触器相比,智能交流接触器在更小的线圈及铁芯参数下,仍可有效降低磁系统的发热温升,且稳态工作下的温升满足国家标准要求.