为解决膨体聚四氟乙烯(ePTFE)管式纤维膜在柔韧性和纵向弹性方面的不足,通过二次定形工艺对单向拉伸法制备的ePTFE管式纤维膜进行改性,从而提升其作为人工血管的顺应性、力学性能及抗血栓能力。采用300 ℃二次加热结合水淬火处理对ePTFE膜进行结构重塑,借助扫描电镜、X射线衍射仪、拉伸测试、血管动态顺应性检测、细胞毒性实验及大型犬颈动脉置换模型系统评价其性能。结果表明:改性后的ePTFE膜形成内密外疏的微孔结构,内壁节点间距减小,外壁纤维呈波浪形排列;结晶度降低,非晶区比例增加;径向断裂强度显著提高,断裂伸长率保持稳定,且应力-应变曲线脚趾区延长,柔顺性明显改善。细胞毒性实验结果显示,细胞存活率大于90%,细胞相容性良好。动物实验结果证实,改性样品植入6个月后未见血栓形成,内皮细胞长入且组织整合良好,而未改性样品植入后短期内诱发血栓形成与炎症反应,表明该工艺可显著提升ePTFE人工血管的综合性能,具有重要的临床应用潜力。

为精准调控取向纳米纤维膜的物理结构并探究其对骨髓间充质干细胞(MSCs)的物理引导作用,通过调控静电纺丝参数,制备了壳聚糖/聚己内酯(CS/PCL)取向纳米纤维膜,系统考察了接收距离、推注速度和接收滚轮转速对纳米纤维膜形貌结构的影响。结果表明,当接收距离为16 cm、推注速度为0.8 mL/h时,可获得形貌均一的纤维;在2 500 r/min滚轮转速条件下,纤维呈现高取向性(取向因子达0.88)。该取向纳米纤维膜表现出良好的生物相容性,且对MSCs具有一定的促增殖作用。更重要的是,高取向的纳米纤维膜可有效引导MSCs沿纤维方向定向排列,并呈现神经样细长形态,表明其具有促进MSCs神经向分化的潜力。研究证实,通过调控静电纺丝参数可成功制备出具有显著物理引导作用的CS/PCL取向纳米纤维膜,为基于物理结构调控的神经组织工程支架设计提供实验依据。

角蛋白气凝胶材料在生物医学领域有着重要的应用价值,但纯角蛋白成形时容易形成高度致密的刚性网络结构,导致其气凝胶材料硬而脆,严重影响其应用性能。为此,采用新型双功能交联剂乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)对羊毛角蛋白进行交联改性,通过开环反应在角蛋白中引入乙二醇柔性链段,并利用冷冻干燥方法制备了EGDE改性角蛋白与海藻酸钠(SA)共混的气凝胶材料。通过红外光谱分析,证实EGDE与角蛋白分子间形成了稳定的醚键,随着EGDE添加量的提升,角蛋白自由巯基含量显著下降,成胶时间大幅缩短,表观黏度显著提升,其较优反应条件为:温度60 ℃、pH值10、EGDE添加量20%。气凝胶各项性能测试结果表明:EGDE改性角蛋白/SA气凝胶具有均匀分布的多孔结构,力学性能方面刚性与弹性兼具,同时具备良好的吸水保水能力以及血浆快速吸收能力,在工程支架、创面敷料等领域具有很好的应用潜力。

为解决传统敷料无法有效监测创面感染的难题,通过席夫碱反应,将双醛基纳米纤维素与羧甲基壳聚糖交联,并引入蓝莓花青素作为智能指示剂,构建了具有pH响应变色功能的水凝胶敷料。对水凝胶敷料结构、吸水性能、水蒸气透过性能、抗氧化性能、抗菌性能、pH变色响应性能及生物相容性进行测试与表征。结果表明:含0.125%蓝莓花青素的水凝胶对自由基的清除效率可达75.83%,明显抑制活性氧的生成;对金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌表现出优异的抗菌活性,抑菌率分别为97.35%和97.21%;此外,该水凝胶在酸性环境下呈红色,而在中性环境下呈蓝紫色,具有显著肉眼可察的pH指示效果;细胞毒性测试结果显示,水凝胶浸提液培养1、3、7 d的细胞活力均超过80%,显示出水凝胶无细胞毒性。所制备的生物医用材料在创伤护理领域具有良好的应用潜力。

静电纺纤维膜凭借其独特结构被视为理想伤口敷料,为此,选用易改性生物材料聚琥珀酰亚胺(PSI)为原料,肉桂醛(CA)为功能性添加剂,采用静电纺丝方法制备PSI/CA静电纺纤维膜,在此基础上对其进行交联改性,获得抗菌纤维敷料。借助扫描电镜、红外光谱仪、拉伸测试仪和吸水倍率测试,对比了PSI/CA静电纺纤维膜交联前后的结构与性能变化,并对交联后PSI/CA静电纺纤维膜的抗菌性能、细胞相容性和释药性能进行分析。结果表明:PSI/CA静电纺纤维膜交联前后均能保持良好的纤维形貌;交联改性后的PSI/CA静电纺纤维膜中琥珀酰亚胺环打开,形成交联结构,静电纺纤维膜强度明显提升;交联改性后的PSI/CA静电纺纤维膜具备良好的抗菌性能,CA添加量为3%、5%和10%的纤维膜对大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均可达100%;不同CA添加量的PSI/CA静电纺纤维交联膜均有良好的细胞相容性;通过药物缓释模型分析,CA释放行为符合一级动力学模型,释药机制以Fickian扩散为主,伴随少量的载体溶蚀。交联改性后的PSI/CA静电纺纤维膜具有良好的力学性能、抗菌性、细胞相容性以及持续释药能力,在医用敷料领域有一定的应用潜力。

为解决糖尿病足溃疡(DFUs)创面高糖、渗出液多、呈碱性所导致的感染反复且难愈合的问题,构建了一种具有双酶级联抗菌活性的纳米短纤维复合敷料。该敷料以疏水聚丙烯(PP)非织造布为基底,上层为重构的亲水聚偏氟乙烯(PVDF)短纤维层,并以单宁酸基黏合剂(TBA)将金纳米颗粒(Au NPs)和Fe-MIL-88NH₂纳米酶负载于纤维表面,通过模拟葡萄糖氧化酶和过氧化物酶的级联催化反应实现抗菌。结果表明:该复合敷料具有单向导湿功能,可将液体从疏水层单向泵送至亲水层而无反渗;其力学性能接近人体皮肤,能够贴合创面并提供支撑;在葡萄糖存在下,敷料可催化产生具有杀菌作用的羟基自由基(·OH),对金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌的体外抑菌率均超过97%,对人成纤维细胞的存活率保持在84%以上,无明显细胞毒性。所制备敷料兼具非抗生素的高效抗菌活性和优异的渗液管理能力,将纳米酶级联催化反应与单向导湿功能相结合,具有良好的应用前景。

为突破传统块状气凝胶在创面敷料应用中存在的脆性大、难加工成形及力学稳定性差等瓶颈,对气凝胶进行定向组装形成气凝胶纤维,提出金属离子预交联-湿法纺丝-冷冻干燥联合工艺,将预交联后的纺丝液经湿法纺丝、牵伸卷绕、冷冻干燥后构建基于羧甲基纤维素钠(CMC)交联铜离子(Cu²⁺)的复合抗菌气凝胶纤维。结果表明:预交联引入的Cu²⁺与CMC羧基之间发生配位作用,诱导分子链发生有序聚集,实现CMC分子链的预交联定向排列,使得预交联后气凝胶纤维内部孔径由50 μm减至15 μm,内部结构更加致密,且气凝胶纤维中Cu元素含量由1.59%升至2.87%;经过预交联气凝胶纤维的拉伸断裂强度由3.40 MPa升至12.10 MPa,对大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均达到99.99%。铜离子预交联不仅有利于气凝胶纤维的纺丝成形,还可同步增强其力学性能和抗菌性能。

针对肩袖肌腱修复中面临的再撕裂率高的问题,通过共混外消旋聚乳酸(PDLLA)与来源于牛跟腱的I型胶原,结合静电纺丝技术制备了原始态PDLLA/I型胶原复合纤维补片(简称原始态补片),进一步采用热退火处理获得退火态PDLLA/I型胶原复合纤维补片(简称退火态补片)。借助扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、万能试验机及细胞实验,系统表征了补片的宏/微观形貌、化学成分、亲水性、力学性能、湿态稳定性及细胞相容性。结果表明:原始态与退火态补片均呈纳米-微米级纤维交织结构,孔隙率大于80%,且补片中成功添加的I型胶原成分使疏水性PDLLA的亲水性得到大幅提升;退火态补片相比原始态补片在湿态环境中展现出更优的综合稳定性:经14 d的液相环境培养后,纤维取向保留率相对提高了50%、面积收缩率降低了39.3%,且力学性能保持更完整(湿态条件下,断裂强度与弹性模量较原始态补片分别提高了31.21%和84.53%);退火态补片也具有良好细胞相容性(细胞增殖率>80%)与促细胞黏附能力,展现出应用于肩袖肌腱修复的潜力。

针对现有心脏补片难以同时模拟天然心肌复杂的力学各向异性与电生理传导功能,从而限制心肌修复效果这一难题,采用熔体微分静电纺丝与熔体静电纺直写相结合的双重成形工艺,开发了一种集结构仿生与功能集成于一体的复合补片。首先,采用微分静电纺构建具有高孔隙率的微米级聚己内酯(PCL)纤维膜作为基底,以防止细胞渗漏;随后,利用静电直写技术在基底上沉积具有特定取向的菱形PCL骨架,通过调控网格角度实现力学各向异性定制;最后,经碳纳米管(CNTs)超声分散涂层处理赋予支架导电属性,并对其进行理化性能与生物学评价。结果表明,超细纤维基底膜(平均孔径为9.36 μm)可有效防止细胞渗漏;菱形PCL支架通过调控结构参数实现力学各向异性(70°支架纵横向弹性模量比达3.55,接近天然心肌);结合超声分散CNTs后处理赋予支架导电性(纵向电导率为1.15×10^-3 S/cm);体外实验结果显示,该补片细胞存活率大于90%,且能有效诱导大鼠H9c2心肌细胞沿纤维方向定向黏附与生长。

针对在疝修补手术中,传统聚丙烯补片植入后易出现细菌感染、术后粘连等并发症的问题,采用低温等离子体技术与一步共沉积工艺,在聚丙烯补片表面构建植酸(PA)/苯扎氯铵(BAC)抗菌涂层,制备过程仅需4 h。借助场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱仪、水接触角分析仪等对涂层补片的结构与性能进行表征,并测试其蛋白质吸附量、抗菌性能及细胞毒性。结果表明:补片表面功能化修饰成功,亲水性得到极大改善;与原始聚丙烯补片相比,涂层补片的蛋白质吸附量显著减少;对大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均达99.99%~100%,抑菌圈直径分别为22.5、40 mm;同时,涂层补片还表现出优异的顺应性及较低的细胞毒性。本研究为抗菌疝修补片的开发提供了一种操作简便且具有潜在应用前景的解决方案。

为深入探究摩擦电纺织品(Tex-TENG)的技术原理与应用价值,解决当前实时健康监测不精准等难题,简述了Tex-TENG依托摩擦电-静电感应耦合机制,将人体运动机械能直接转化为电能的工作原理,归纳了其高灵敏度、快速响应、自驱动、穿戴舒适等显著特性,同时分析了材料体系筛选与多级结构设计对提升电荷转移效率和优化多维度结构的关键作用。重点总结了Tex-TENG在健康监测领域的广泛应用,包括集成到服装实现生理信号实时监测、助力运动康复管理、为慢性病患者提供无感化监测方案、作为智能绷带反馈伤口状态、作为植入式器件驱动心脏起搏及在极端环境和应急救援中的创新应用等。最后对Tex-TENG在智能健康监测领域的未来发展进行展望,并分析了其面临的潜在挑战以及融合材料设计、结构优化与系统集成对推动健康医疗监测升级的创新可能。

为深入推进纺织基摩擦纳米发电机(TENG)在智能健康监测中的工程化应用,概述了TENG的工作原理与工作模式,阐述摩擦电效应与静电感应下的机械能到电能转换机制;归纳了摩擦层与电极的材料选择策略,并详细整理了功能纤维/纱线基器件的主要制备方法,包括涂覆、包缠、编织、湿法/静电纺丝等;在应用层面,结合典型案例展示纺织基TENG在呼吸、脉搏、睡眠监测及康复训练等多模态健康监测中的应用方案与性能表现,重点评述了其在实时监测与数据采集方面的进展;讨论了纺织基TENG当前面临的关键问题,包括高性能摩擦电材料与界面工程的设计、器件长期稳定性与生物相容性评估及大规模制备工艺缺失。最后,提出未来研究应聚焦材料创新、制备工艺规模化与系统集成领域,以促进该类器件从实验室到实际应用的工程化、产业化转化,为纺织基TENG在智能健康监测领域的实际应用提供更多可能。

近年来,柔性传感器凭借其优异的柔性与场景适配性,已成为传感器领域的研究热点。在人类感知方面,电子技术的融合更为柔性传感器的性能突破和功能拓展开创了一条新路径。为进一步促进柔性传感器的发展,精准掌握信号感知器件的前沿构建方法和发展趋势,有效突破当前行业在其结构设计、性能稳定性、规模化应用等方面面临的技术瓶颈,综述了国内外基于磁电效应的柔性传感器(FMES)的研究进展。概述了以法拉第电磁感应定律、霍尔效应和磁致弹性效应为核心工作机制的3类FMES在构建方法与应用场景中的技术创新;分别从工作原理、材料选择、制备工艺和应用方式总结了这3种FMES的研究现状,讨论了磁电式柔性传感器结构设计对性能的影响,并对该类传感器在柔性智能纺织品中的实现路径与前景进行了展望,以期为相关应用研究提供参考。

为解决现有血管疾病术后监测方法如血管造影、核磁共振等需要大型设备且繁琐操作、缺乏持续监测方法的问题,采用左旋聚乳酸(PLLA)开发了可持续监测血管疾病修复状态的柔性植入式传感器。针对PLLA压电输出性能较低且调控机制尚不明确的问题,通过改变静电纺丝参数和热处理参数系统探究了纤维形貌和分子结构对PLLA纳米纤维膜压电性的影响规律。结果表明:纤维形貌和结晶度都会影响PLLA纳米纤维膜的压电输出性能;纤维直径越细且无串珠结构的PLLA压电输出性能最好;在纤维形貌良好时,PLLA的输出压电随α相晶型结晶度的提高而增大;纤维膜经热处理后出现α'晶型,提高了其结晶度,但导致压电性能降低;最优参数下PLLA纳米纤维膜的输出电压为2.933 V(87.7 N,1 Hz),电流为766.26 nA,电荷密度为1.95 μC/m²,最大输出功率密度为4.23 mW/m²,且在8.3~186.4 kPa范围内保持优异的线性度。体外血管模拟结果证实,该柔性传感器可有效感知环状脉动应变。

针对传统温度传感器在柔性、可穿戴应用中存在的力学性能不足和制备工艺复杂等问题,采用激光诱导石墨烯(LIG)技术,制备了一种基于聚酰亚胺(PI)基底的新型柔性温度传感器。首先,在碱性环境下对PI薄膜进行氧化改性预处理,这有利于后续更好地形成LIG。在优化激光功率与扫描速度等工艺参数后,成功制备出具有良好导电性能的LIG。结果表明,该LIG温度传感器在25~75 ℃范围内表现出稳定线性响应,电阻温度系数为0.134%/℃,响应与恢复速度快,循环稳定性与长期稳定性良好。此外,该LIG温度传感器可实现对呼吸行为及不同部位皮肤温度的实时监测,展现出优异的应用潜力。本研究结果为基于LIG柔性温度传感器的低成本、大规模制备提供了新思路,具有良好的推广价值。

针对现有的智能纺织品普遍存在功能单一和结构复杂的问题,以镀银锦纶纱线为电极芯层,利用共轭纺纱技术将聚氨酯/碳纳米管(PU/CNTs)复合纳米纤维直接包覆其上,形成初始传感单元。继而,通过原位聚合工艺,在PU/CNTs纤维表面均匀生长聚吡咯(PPy)纳米颗粒,最终构建出具有壳鞘结构的PU/CNTs/PPy复合镀银锦纶包芯纱线,实现了力-温-湿多功能传感。该镀银锦纶包芯纱线的压阻灵敏度为0.2 kPa^-1(0~100 kPa),温度响应灵敏度达0.51%/℃(20~70 ℃),湿度响应呈现显著的双阶段特性,在低湿区(20%~50%相对湿度)和高湿区(50%~80%相对湿度)的灵敏度分别为0.15 和0.52。基于其优异的传感性能,该传感器可准确识别多种人体活动与生理参数,包括指压、关节弯曲、温度变化及呼吸行为。本研究结果不仅扩展了纱线基传感器在智能纺织品的应用,还为汽车智能座舱、智慧医疗、运动健康等提供新一代传感织物解决方案。

为开发适用于长期动态肌电监测的高舒适性、高稳定性电极产品,研究设计并制备了一种基于针织工艺的柔性纺织电极。采用镀银锦纶纱作为导电材料,锦纶/氨纶包覆纱作为基底材料,通过局部提花技术制备了3种不同尺寸(2 cm×2 cm、3 cm×3 cm、4 cm×4 cm)的针织电极。系统评估了电极的电化学阻抗特性、皮肤-电极接触性能、不同负荷条件下的肌电信号质量以及连续7 d佩戴稳定性。结果表明,3 cm×3 cm电极表现出最优的综合性能,在不同负荷条件下均能保持较高的信噪比和信号稳定性,其性能指标与传统Ag/AgCl凝胶电极相当,同时具有更优异的生物相容性、佩戴舒适性和机械耐久性,能够有效抑制运动伪影,满足动态监测需求。本研究开发的针织电极为解决长期肌电监测中的舒适性与稳定性问题提供了参考,在康复医疗、运动科学及智能可穿戴设备等领域具有广阔的应用前景。

为阐明聚乙烯微细纤维实现高效医疗防护的性能基础与优化路径,从构效关系这一根本问题出发,系统梳理了该材料的物理化学特性及熔喷纺、静电纺等主流成形技术。进一步从原位纺丝功能化和表面改性两大策略入手,对抗菌聚乙烯微细纤维的抗菌功能化改性研究进展进行了归纳总结,并从抗菌粒子引入与防护表现出发总结共性规律,剖析了抗菌聚乙烯纤维在界面结合、耐久性及规模化生产中面临的技术挑战。最后,面向聚乙烯微细纤维高性能与可持续并重的发展目标,提出了应强化绿色与低剂量化理念、推动多功能协同的一体化设计、持续推进工艺优化与放大验证及完善与应用场景相匹配的安全评估与规范化评价体系4条建议,以期为推动其医疗防护应用提供研究参考。

个体热防护材料是保障消防救援人员、高危工业作业者以及军人等在极端高温环境下生命安全的核心装备,为提高个体热防护材料的性能,保障特殊作业场景下人员健康与安全,系统梳理了个体热防护材料的研究进展、性能评价体系、应用现状及未来发展趋势。首先,从热防护原理出发,深入分析了隔热型、阻隔型与反射型等几类热防护材料的阻燃机制与核心性能,并探讨了气凝胶、相变材料、形状记忆纤维等新型材料在提升主动隔热性能方面的前沿动态;详细评述了当前个体热防护材料的性能评价标准与方法,并指出其中存在的局限与不足;在此基础上,进一步剖析了应急消防、工业防护等不同应用场景中热威胁的差异化特征,以及其对材料性能提出的特定需求。最后,展望了个体热防护材料未来发展的趋势与挑战,指出该领域将朝着智能化、多功能集成化及绿色可持续化方向演进,同时在舒适性、经济性与耐久性等方面仍面临诸多挑战。本研究旨在为下一代高性能个体热防护材料的定向设计与应用拓展提供理论参考。

为从根本上提升火灾环境中消防员的安全保障水平,系统梳理了消防服热防护性能预测与设计方法的演进脉络,消防服热防护性能研究正在从以经验、理论、计算为核心的三大传统范式,向以数据驱动为特征的第四范式转变。首先分析了物理实验、数值模拟、计算流体力学模拟在应对复杂工况时的成本、周期及精度瓶颈。随后重点阐述了数据驱动方法如何为突破上述瓶颈提供可能,剖析了当前机器学习应用中存在的高保真数据稀缺、“黑盒”特性及泛化能力验证不充分的挑战。基于此提出未来研究的核心方向:深度融合物理信息、机器学习模型与先进AI算法,构建以多模态信息融合和物理知识增强为支柱的消防服智能设计体系。最后,展望了构建消防服数字孪生系统在实现智能优化设计与动态风险预警中的潜力,旨在为消防服的全流程智能化研发和人员安全保障体系的构建提供理论框架与发展路径。

为探究不同洗消方式重复洗消对可重复使用防护织物的防护性能、舒适性能及力学性能的影响,选用自制锦纶层压复合织物及涤纶层压复合织物,设计高温湿热消毒(80 ℃)、蒸汽消毒灭菌、500 mg/L次氯酸钠消毒、2 000 mg/L次氯酸钠消毒4种方式进行重复洗消实验。结果表明:经25次高温湿热消毒、蒸汽消毒灭菌及次氯酸钠消毒方式重复洗消后,复合织物均未出现分层现象,其尺寸稳定性与透气性能无显著变化,过滤效率仍大于99.99%;锦纶复合织物的透湿率呈下降趋势,涤纶复合织物的透湿率上升;经不同洗消方式重复处理后,复合织物的静水压降低,抗渗水性能下降;其中次氯酸钠消毒方式重复洗消导致复合织物断裂强力损失最为显著,最大损失率达66.44%,远高于高温湿热消毒和蒸汽消毒灭菌方式。综合对比不同洗消方式处理对复合织物性能的影响,建议针对细菌繁殖体污染的低度危险感染织物,优先采用高温湿热消毒方式洗消;针对朊病毒病原体污染的高度危险特殊感染织物,推荐采用蒸汽消毒方式洗消。

针对大多数织物基材(如棉、麻、涤纶等)燃点低,极易燃烧并引发火灾蔓延的问题,通过表面处理法在织物表面构建阻燃涂层,使阻燃成分集中分布于纤维表面,从而实现高效阻燃。为提升阻燃涂层的附着力和耐磨性,基于阳离子-π相互作用构建了一种高耐磨磷氮协同阻燃防护涂层。通过紫外光引发聚合反应,分别合成了聚丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵(PADBAC)和聚2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(PMPC),并引入乙烯基磷酸(VA),复配制备出阻燃复合涂层(PA₆PM/VA_6%)。其中,PADBAC分子中的苯环结构可与PMPC链段中的季铵盐阳离子产生阳离子-π相互作用,有效增强涂层的内聚强度,使涂层附着强度升至2.35 MPa。经涂层改性的棉织物在垂直燃烧测试中可实现离火自熄,损毁长度仅为7.5 cm, 其极限氧指数(LOI)高达35%。在燃烧过程中,VA与PMPC可协同催化棉织物成炭,生成致密且膨胀的炭层结构,进一步提升阻燃性能。此外,经1 000次砂轮磨损后,织物的LOI值仍保持在28.0%以上,具有良好的耐磨性与阻燃耐久性。该涂层在防护服、轨道交通、户外帐篷及公共安全等领域具有广阔的应用前景。

为满足当前纺织品抗菌的靶向化与适度化需求,通过梳理抗菌防臭纺织品新技术进展,概述了抗菌纺织品“血脉与菌脉”协同的健康逻辑,讨论了共混纺丝、织物后整理等传统抗菌技术的局限性;重点分析了超临界抗菌剂固着技术的精准性与应用瓶颈,以及电子束辐照接枝技术的长效性与剂量调控要点;总结了当前纤维表面纳米结构仿生抗菌的靶向优势与研发难点。进一步明确了超临界、电子束辐照技术的推广价值,指出在纤维材料表面设计具有柱状、锥状、片状的特殊纳米纤维结构是抗菌的未来方向,为抗菌纺织品从无差别杀菌向精准抑菌转型提供技术思路。

为系统梳理恒温热管理织物的最新研究进展,揭示织物与人体微气候稳态之间的关系,基于实现恒温的不同内在逻辑,综述了相变恒温、辐射恒温、湿度调节恒温和多模态恒温4种类型恒温热管理织物的调温机制与研究现状。探讨这4类织物的核心挑战和发展方向,并归纳总结了该领域中的现有难题和未来趋势。分析认为:相变恒温热管理织物具有自适应性,可自主切换吸收或释放潜热;辐射恒温热管理织物展现出与电磁屏蔽等功能相结合的潜力;湿度调节恒温热管理织物协同调节人体温湿度,间接实现体感温度的平衡与舒适;多模态恒温热管理织物集成多种热管理机制,拓宽了调温范围。未来,恒温热管理织物将通过跨学科合作,解决现有热管理织物的舒适性与功能性难平衡、多功能集成技术不成熟等普适性问题,实现自适应闭环调温系统。

为克服慢性伤口愈合中活性氧积累、细菌感染等问题,赋予纤维膜抗菌和抗氧化特性,采用静电纺丝技术成功制备了以聚乳酸-羟基乙酸共聚物/聚己内酯为纤维基质、负载不同质量分数姜黄素的载药纤维膜。借助扫描电子显微镜、红外光谱仪、X射线衍射仪、差示扫描量热仪、接触角测量仪,通过自由基清除法、振荡法等手段对其理化性能、表面浸润性、载药率与包封率、体外药物释放行为、抗氧化与抗菌性能进行系统表征。结果表明:所得静电纺纤维膜形貌良好,纤维直径分布均匀,且亲水性随载药量增加而显著提高;负载2.5%和5%姜黄素的静电纺纤维膜的包封率均高于97%,并展现出持续释药能力;姜黄素的引入赋予纤维膜广谱抗菌性和优异的抗氧化性,其中负载5%姜黄素的静电纺纤维膜对金黄色葡萄球菌抑菌率超过90%,抗氧化率高于80%,在伤口修复领域呈现巨大的应用潜力。

竹浆纤维具有天然抑菌性,但其抑菌成分至今尚不明确,为揭示竹浆纤维的抑菌性来源,测试分析了竹浆纤维的形态结构、元素和化学基团组成,并尝试采用溶剂萃取、溶解法提取竹浆纤维中的抑菌成分;为更有效地分离竹浆纤维中的抑菌成分,通过硫酸水解的方法将竹浆纤维降解成低分子物质,结合气相色谱-质谱联用技术分离、分析降解产物。结果表明,经溶剂萃取后,竹浆纤维仍保持较好的抑菌性;采用N-甲基吗啉-N-氧化物与碱/尿素体系溶解竹浆纤维,再于非溶剂中沉淀析出再生纤维素,对该再生纤维素进行抑菌性能测试时其菌落生长数量仍低于对照棉,证明部分抑菌成分与纤维素结合紧密;气相色谱-质谱联用分析表明,竹浆纤维水解产物中含有醛类、酚类、酮类等27种化合物,其中糠醇、糠醛、2-十一酮、麦芽酚、2-羟基-4-甲氧基苯甲醛5种化学成分,在相关研究中被证实具有抑菌活性,是竹浆纤维中的主要抑菌成分。

针对传统抗菌纤维制备过程中出现的环境污染、使用阶段的重金属离子缓释迁移及耐洗性不足等问题,以来源于生物基高分子材料聚3-羟基丁酸戊酸酯(PHBV)的低聚物(OPHB)为抗菌剂,结合超临界流体技术,成功制备出新型抗菌纤维:OPHB抗菌纤维,并系统分析了该纤维及其经纺纱、织造和染色处理后的织物性能。核磁共振和红外光谱表征结果证实,OPHB为PHBV低聚物;安全性测试结果表明,该物质无毒、无刺激性,无致突变风险。当纤维中OPHB添加量为0.5%时,OPHB抗菌纤维兼具高效抗菌性、耐水洗性和安全性,且对纤维原有力学性能无显著影响。溶出性检测结果显示,该纤维抑菌圈宽度均为0或1 mm,属于完全非溶出型抗菌产品。此外,OPHB抗菌纤维所制得的织物仍可保持优异的抗菌性能,对大肠埃希菌、金黄色葡萄球菌和白念珠菌的抑菌率均达到90%以上。

为促进天然彩棉纤维在绿色纺织服装领域的广泛应用,采用棉纺普梳工艺,以天然棕色棉纤维(BCF)、天然绿色棉纤维(GCF)、天然白色棉纤维(CF)以及柞蚕丝短纤维(APF)为原料,分别纺制了3种线密度为29.5 tex的混纺纱线(BCF/APF(70/30)、GCF/APF(70/30)和CF/APF(70/30))。系统表征了成纱的结构特征、拉伸力学性能及质量指标,分析了天然彩棉纤维本征性能对成纱质量的影响规律,重点探究了天然彩棉品种差异对混纺纱抗菌性能的调控机制。结果表明:天然彩棉本征纤维的性能较差(纤维短、细、强力低),高比例天然彩棉纤维混纺可在一定程度上降低成纱拉伸断裂强力与断裂伸长率,影响纱线条干均匀性并恶化纱线毛羽,尤其是GCF;GCF与BCF的抗菌性能存在显著差异,主要原因是二者所含天然色素物质不同(BCF含缩合单宁类物质;GCF含黄酮类物质);BCF/APF的综合成纱质量可基本满足纺织加工需求,且对大肠埃希菌与金黄色葡萄球菌的抗菌效果优异(抑菌率均大于95%),可用于开发各类环保型亲肤面料与功能纺织品。

针对视障群体用餐时服装配件穿戴不便、防护不足的问题,对用餐辅助服装配件围兜的需求与设计进行了分析与研究。采用混合研究方法,对20名视障者开展深度访谈,回收42份有效问卷、完成18次用餐场景实验,通过市场调研获取对围兜的功能需求,并运用Kano模型对其进行分析;在此基础上提出无障碍围兜设计方案,使用CLO 3D模拟虚拟围兜及其佩戴效果,验证设计方案可行性。结果表明:视障群体用餐障碍集中于颜色识别、污渍检测与清洁、结构使用便捷性及个性化表达等方面,核心需求为防污材料应用、人体工学防护结构设计、便捷穿脱方案研发、个性化外观表达。据此设计的披肩式围兜,采用上翘边缘结构,实现汤渍阻隔延迟时间大于3 s,液体导流效率提升超40%,污渍外溢面积减少65%;稳定性测试结果显示,在50~100 g配重条件下,围兜掉落率较无配重状态降低82.1%~100%,80 g为最优配重值。研究结果可为视障群体用餐辅助服装的包容性设计提供实践参考。

为满足人口健康管理对智能化、个性化与功能化的迫切需求,针织技术凭借内在的结构可编程性与多功能集成能力,成为推动健康纺织品范式演进的关键使能技术。围绕针织技术在运动健康、智能穿戴与生物医用三大领域的前沿研究进展,重点探讨了以特里科经编、贾卡提花与纬编无缝成形为代表的先进针织技术;深入分析了平型纬编技术在柔性传感单元一体化集成与自供能系统构建中的核心作用,并揭示了深度学习与针织感知系统协同在实现从物理信号采集到行为意图识别跨越中的机制与潜力;系统阐述了针织结构在体外膜肺氧合(ECMO)系统、疝气修补网等关键医疗组件中的创新应用,论证了其通过多孔结构、力学匹配与定制化编织在实现组织修复、气体交换/物质传输及生命支持等功能中的不可替代性。进一步指出,跨尺度结构设计、数字化智能制造与多学科交叉融合正推动健康纺织品向“感知-响应-干预”一体化方向发展。

为探究服装在虚拟设计中动态压力与实测压力的定量关系,进行服装压力舒适性量化,以女式瑜伽休闲裤为研究对象,首先完成款式设计与实验样衣制作,对标面料物理属性后生成虚拟仿真面料;然后,分别选取真人模特与虚拟模特作为实验对象,筛选具有不同拉伸幅度的瑜伽典型动作并标记关键压力点位,分别进行虚拟试穿与真人动态压力测试;最后,通过相关性分析与回归分析处理实验数据,确立虚拟与实测压力的定量关系,并依据压力分布需求对样衣版型进行二次优化设计。结果表明:在下犬式等主要受力方向明确的动作中,虚拟与实测压力呈显著线性相关,但对复杂动作及多数点位,因动作特性及个体差异导致虚拟与实测数据存在较大误差。通过对纸样结构及面料性能的优化,在下犬式和侧角伸展动作下,3个关键点位的压力值下降超过6%,有效提升了服装对不同体型和运动状态的适应性,验证了优化方案的有效性。

针对经编运动鞋面人工印花技能要求高、劳动强度大、产品品质难保证的问题,提出印花流场动力学建模方法,并开发自动印花装备。首先,测试印花浆料的稳态剪切性能、动态振荡性能和瞬态触变性能,揭示其非牛顿流体的流变学特性与印花工艺的关系,基于弹性力学理论提出求解楔形变截面刮刀形态变化的解析方法,得到印花流场精准的变形边界;其次,结合润滑理论构建考虑浆料流变性和刮刀变形特性的楔形印花流场动力学模型,分析流场速度分布和动压分布特征,阐明流场随工艺参数的变化规律;最后,设计印花力精准可控、印花角度可调的印花机构,实现印花力、角度和速度的解耦控制,并开发轻薄柔性承印板和完全定位机构,实现叠印、套印精准定位。结果表明:基于理论建模与关键机构设计,开发的承印板移动、工作机台固定的倍速链式经编鞋面印花机,可实现经编运动鞋面的高质量自动印花,为相关产业升级提供了可靠的技术与装备支撑。

作品灵感源自中国传统吉祥纹样（云纹、 雷纹、 如意纹等）及兔子形象，以传承与创新为核心理念， 对传统纹样重新进行排列组合，融入抽象几何图形，并以兔子为IP形象，打造出全新图案“如意兔”，将其应用于现代纺织品设计中。整个系列在色彩运用上，选用墨绿、中国红等沉稳色调，同时巧妙搭配橙色、明黄色等活力色彩，形成冷暖平衡的视觉效果；材料选用丝绸，工艺采用GBART印染技术，既凸显传统材质的细腻质感， 又保障图案的色彩饱和度与持久性。“如意兔”赋予了吉祥如意的美好寓意，其筒约时尚的设计风格也更契合当代年轻人的审美需求。

蒙古族刺绣作为国家级非物质文化遗产， 既传承着游牧文化的精髓， 又不断融入现代生活语境， 是我国北疆文化的鲜明代表之一。作品以春日桃花、 夏日荷花、秋日菊花、冬日牡丹的四季花卉为灵感，遵循“实用、 文化、 美感”的设计原则，提炼各类花卉的核心特征形成图案母体，通过二方连续、四方连续图案构成法则，设计出条状边饰与方形主体纹样。工艺上采用电脑印花与电脑绣花技术完成现代转译，将设计图案精准呈现在服饰载体上，打造出兼具文化辨识度与实用性的成品。作品不仅实现了北疆文化符号的当代转译，更赋予刺绣纹样工业化生产的可能，为非遗技艺的活态传承注入了新的活力。

作品以中国传统文化中“守护”与“传承”为核心设计理念，聚焦亲子互动与情感联结主题，选用天然棉麻和植物染色，凸显自然健康的生态理念。装饰材料采用青岛大学智能可穿戴技术研究中心研发的朱砂纤维，该纤维通过特种熔融纺丝技术将朱砂成分融入其中，保留了朱砂的天然色泽，突出了家居服自然舒适、雅情怡心的特质，呼应亲子装“眷护”、“温慈”的内涵寓意。设计以丹红色为主基调，烘托温暖融洽的亲子氛围；装饰纹样选用如意云纹，寄寓对亲情绵长、生活自在圆满的美好期许。本系列家居服融合了新中式美学意蕴与高科技纤维技术，探索了朱砂纤维在服饰领域的应用潜力，也是将传统文化向现代生活场景设计转译的一次探索。

作品设计灵感源自简牍文化与孔子形象。筒牍作为中国学术的源头，是纸张发明前古人主要的文字书写载体，儒家、道家、法家等先秦典籍，最初多以简牍形式流传。而孔子系统整理了上古文献，并将文化知识从贵族传播到民间，深刻改变了中国文化传承的方式。服装色彩以木色、竹青、黄灰等自然色调为主，搭配竹纤维、麻布等天然纤维面料，展现古朴与现代的融合。服装轮廓筒约庄重，通过肩部、腰部、袖口等处的分割拼接设计，再现简牍的编连形式；同时将三乐镜、先圣画像碑（孔子反像）、孔子行教像、孔子卷铀像、至圣先师孔子像以及汉墓壁画“孔子见老子”等经典图像， 借助刺绣技艺意象化提取。本作品将服饰打造为文化传承与表达的重要载体，既彰显了传统文化的深厚底蕴，又兼顾了现代审美与日常穿着需求，实现了传统与当代的和谐共生。

作品以清东陵传统纹样为创作灵感，选用质地柔滑的桑蚕丝作为丝巾载体，兼顾了质感与穿搭的舒适性与适配性。设计手法上，提取了陵寝核心的龙凤纹作为核心，周围图案围绕核心图案向四周发散，有效强化了纹样自带的皇家威严气质；同时，对陵寝花卉纹饰进行拆解与重构，柔化庄重感的同时丰富了视觉层次。色彩选择低饱和的典雅色调，既还原了古纹样的历史韵昧，又契合了当代审美。本作品以丝巾为载体，将清东陵的皇家文化底蕴与纹样的清雅生机融入日常穿搭，实现了古典美学与现代生活的巧妙融合，让传统纹样在当代生活中焕发新活力。

作品灵感源自贵州苗族蜡染非遗技艺，款式融合传统结构与当代廓形，涵盖收腰伞裙、无袖长裙等款式。色彩采用经典黑白配色，墨黑为底搭配白蜡染纹样，呈现古朴典雅的现代艺术质感。面料以棉麻为基底，搭配欧根纱材质，既完整保留了蜡染技艺特有的天然肌理感，又丰富了服装的层次与立体感。纹样取自蜡染传统几何图案，通过手工感十足的对称拼接，彰显非遗魅力与设计创新。搭配同风格纹样鞋履，形成整体造型呼应，在传统工艺与现代时尚的交融中，传递蜡染技艺的传承与创新。

本系列设计以荣获中国服装设计最高奖的“东方红”系列为创作基底，聚焦国家级非物质文化遗产“广绣”的当代转化。设计灵感源于“东方红”意象所蕴含的奋进精神与文化自信，力求以现代设计语言激活传统广绣工艺。作品运用3D服装模拟技术，实现了从设计构思到成品呈现的全流程数字化重构。在技艺上，精准运用广绣钉金绣、垫高绣等核心技艺，并结合缂丝、花丝镶嵌等其他传统工艺，对明清宫廷吉服中的凤凰纹样及汉锦宋瓷中的云气纹进行提炼与再创造。材质上，通过毛织物、真丝绡与刺绣网纱的层次叠加，模拟“云蒸霞蔚”的光影效果，并借鉴广绣饱满热烈的满铺构图理念，凸显纹样的层次感与艺术张力。本系列设计实践不仅通过虚拟仿真技术降低了创新成本，更探索了“科技+非遗”的活态传承新路径，为传统工艺的创新转化提供了可行思路与借鉴方向。

作品以中华传统葫芦纹、灯笼纹、锁子纹为灵感核心，通过对三种传统纹样的提取与重组，实现其有机融合与创新传承。其中，灯笼纹承载“指引希望”的意象，葫芦纹蕴含“聚集福禄”的寓意，锁子纹传递“维系平安”的祈愿，三者共生共构，既延续了中华传统纹样同源共通的美好内涵，也达成了“希冀守护”的情感表达。色彩上以低饱和度蓝色调为主基调，既契合传统韵昧的得体大气，又通过“灯起引福、锁连承禄”的意象联动，让传统纹样在现代设计语境中实现文化传承与视觉创新的统一。成品应用层面，选用真丝绡等面料，结合刺绣、提花等不同工艺，丰富纹样的层次感与肌理感，凸显设计质感。本作品旨在呈现中华优秀传统文化的深厚底蕴与美好寓意，为相关产品设计的创新提供参考。