为提升丝素蛋白(SF)气凝胶力学弹性,以SF微-纳米纤维(SMNF)为前驱体,通过冷冻干燥和硅烷改性策略成功构筑了超疏水高弹性SMNF气凝胶(简称MS气凝胶),并对其微观结构和力学性能进行测试表征,系统研究了MS气凝胶的吸油性能。结果表明:MS气凝胶的网络骨架由微-纳米纤维组装而成,并具有分级多孔的胞腔结构,这赋予气凝胶超低的密度(5.36 mg/cm3)和超高的孔隙率(99.63%);此外,MS气凝胶还表现出优异的力学性能,在80%纵向压缩应变下的最大应力为15.72 kPa,100次循环压缩后气凝胶保留了81%以上的初始相对高度。能量色散光谱和红外光谱分析证实:硅烷改性后气凝胶的表面形成了硅氧烷网络结构,使其具有超疏水特征(水接触角为150.9°);MS气凝胶对氯仿的吸收能力为188.75 g/g,并具有优良的循环使用性能。
为促进印染工业向高质低耗方向发展,对近年来国内外活性和分散染料染色的技术发展和研究工作进行了综述。从少盐/无盐染色技术、低给液高固色率染色技术、少水/非水介质染色技术、针织物平幅连续浸轧染色技术4个方面详细介绍了活性染料染色技术的发展现状,从碱性染色技术、液体纳米分散染料染色技术、免水洗连续染色技术、非水介质染色技术4个方面阐述了分散染料的研究进展,着重分析了这些技术的优势、存在缺陷和未来发展方向。分析认为,2种染料染色技术的发展主要关注减少化学品的使用和污水排放、提高染料利用率以及提高染色生产效率,着力促使印染工业向绿色、低耗和可持续发展方向迈进。
为全面了解人工智能技术在纺织工业的发展及应用情况,探究未来智能化发展的任务与目标,基于国内外纺织工业在数字化、网络化、智能化领域的最新发展现状,结合纺织行业的相关需求,分析了当前面临的技术挑战,总结了工业大数据、数字孪生、工业机器人、机器视觉和智能排产调度等当前纺织行业亟需的关键技术;介绍了全流程智能纺织生产线、纺织装备智能运维、纺织品智能检测等典型应用案例和生产模式。最后,总结了我国纺织工业智能化发展进程中仍待突破的核心技术及产业生态的发展方向,提出了发展新一代纺织智能制造系统,打造全产业链协同的纺织智能生态的两点思考与展望,为我国纺织工业智能化发展提供案例参考与技术指引。
为开发功能性含锌和含铜纤维及医用敷料在伤口护理中的应用,介绍了锌离子和铜离子的生物活性及其在伤口愈合过程中的作用,总结了国内外市场上各种含锌和含铜医用敷料及其制备方法,重点介绍了含锌和含铜的海藻酸盐纤维、壳聚糖纤维,以及通过静电纺丝、高分子材料复合加工、纳米技术等先进工艺制备的各种含锌和含铜医用敷料及其释放锌离子和铜离子的性能。指出锌离子和铜离子具有优良的抗菌及促进伤口愈合的功效,含锌和含铜医用敷料通过释放锌离子和铜离子,对创面常见的各种细菌有很强的抑菌作用,在烧伤、下肢溃疡、糖尿病足溃疡、褥疮等伤口护理中有重要的应用价值。
为提升芳纶织物的自清洁能力,降低因频繁洗消处理造成的消防服装防护性能下降或使用寿命缩短的问题,先采用N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)和水的混合溶液对芳纶织物进行微溶处理,再使用正硅酸乙脂、钛酸丁酯、铁酸丁酯、聚二甲基硅氧烷(PDMS)制备光催化自清洁芳纶织物,并分析了处理前后芳纶织物的表面形貌、化学结构、疏水性、光催化、阻燃性能的差异。结果表明:相比于未处理芳纶织物,使用水基溶胶-凝胶方法制得的SiO2-TiO2-Fe复合气凝胶和低表面能的聚二甲基硅氧烷(PDMS)制备的芳纶织物,其静态接触角提升至150.9°,达到了超疏水临界值,具有优良的疏水性性能;亚甲基蓝油溶液在紫外光下处理6 h,其光催化降解效率提升至90.7%;阻燃性能虽有轻微下降,但整体还保持在相关标准的B1级要求;自清洁性能和防污性能均明显提升。
针对聚己内酰胺6(PA6)高温氧化诱导分子链断裂产生的持续燃烧和熔体滴落等问题,利用均三嗪环阻燃剂(CFA)的膨胀成炭性质,采用熔融共混方式得到阻燃抗熔滴PA6复合树脂,分析了CFA阻燃剂的成炭性能,研究了添加不同质量分数CFA阻燃剂的PA6复合树脂的阻燃性能与燃烧后残炭的结构及形貌。结果表明:当CFA质量分数为8%时,阻燃抗熔滴PA6复合树脂的垂直燃烧等级达到V-0级,点燃后仅燃烧1 s即熄灭,熔滴滴落1滴;阻燃抗熔滴PA6复合树脂极限氧指数从纯PA6的24.5%提升到33.4%,总烟释放量下降13.3%;受阻燃剂高温残炭量高的影响,随着CFA质量分数的增加,在空气氛围中,残炭量从纯PA6的1.87%提高到4.84%;CFA诱导PA6阻燃机制为气相中的不燃性气体的稀释效应以及凝聚相中炭层的阻隔效应;CFA阻燃剂的加入并未导致PA6拉伸断裂强度下降,反而使其有所提升,CFA质量分数为8%时,PA6复合树脂的拉伸断裂强度提升28.8%。
为进一步研究用于柔性智能可穿戴装置的低电阻、多功能、耐用时间长、安全性能好的导电纱线材料,以纱线为研究对象,综述了近年来利用纺纱技术、涂覆技术、涂覆与纺纱相结合技术、静电纺丝辅助技术等制备导电纱线材料的方法,分析了相关制备方法的优点与存在的不足,阐述了导电纱线材料在电磁防护、传感器件、储能器件、信号传输、电加热等柔性智能可穿戴器件中的应用。最后,结合导电纱线加工简便、量产化以及生命周期中的性能稳定性与环境安全性,提出了在不同应用领域导电纱线材料主要性能的改进方向,并展望了导电纱线材料未来的研究与发展趋势。
为提高聚苯硫醚(PPS)纤维的吸湿性能、染色性能和抗紫外线性能,利用双螺杆挤出机和熔融纺丝机将聚丙烯酸钠(PAAS)和纳米TiO2与PPS共混制备复合纤维,并对PPS/PAAS/TiO2复合纤维的结构、性能进行了分析。结果表明:PAAS和纳米TiO2在PPS基体中的分散相容良好,纳米TiO2可提高PPS的结晶度,而PAAS会降低PPS的结晶度;当PAAS质量分数为2%时,复合纤维的综合性能最优,断裂强度为3.06 cN/dtex,断裂伸长率为30.4%,水接触角达52.1°,标准回潮率提高到3.5%,上染率为90.9%,耐皂洗色牢度达到5级,耐光照色牢度达到7级,50 ℃加速紫外光老化120 h后强度保持率在85%以上。PAAS和纳米TiO2附带的功能基团和在PPS基体中形成的多级网络结构提高了复合纤维吸湿性、染色性能和抗紫外线性能。
为研究茂金属聚乙烯(mPE)用于纺黏生产的可能性,分析了mPE的热性能及流变性能,利用Polyflow模拟软件对mPE纺黏长丝制备过程中熔体的流速分布和挤出状态进行模拟,分析了熔体在相同挤出压力、不同挤出温度下流动过程中的速度分布变化以及挤出胀大的变化趋势,根据模拟结果对纺丝实验进行参数指导,并对得到的纺黏长丝进行测试分析。结果表明:mPE熔体的挤出速度随挤出温度的增高而增大,孔口胀大比随着挤出温度的增高而减小;当挤出温度为240 ℃时成功制备出mPE长丝,经6倍拉伸后mPE长丝的断裂强度达到 3.44 cN/dtex, 力学性能优良;实验结果与模拟结果相吻合,证明了mPE用于纺黏生产的可行性,为mPE材料应用于纺黏生产提供理论参考。
为解决男士内裤版型因前裆凸起量规定模糊而导致内裤裆部不合体的问题,对男性人体建立腰臀裆部曲面仿真模型,依据曲面模型生成合体的数字化内裤版型。运用三维人体扫描仪获取实验对象腰臀裆部点云数据,使用逆向工程软件提取点云数据中能表征腰臀裆部形态的点云坐标集,按照NURBS曲线曲面原理在Solidworks软件中建立腰臀裆部曲面模型并对7块曲面进行展平,以ET服装CAD软件为版片编辑平台生成合体的男士内裤版型。结果表明:从点云数据中提取7个特征截面的点云坐标集构建的曲面模型能够表征腰臀裆部体表形态,数字化男士内裤版型在虚拟试衣和真实试穿中十分贴合男性腰臀裆部形态,内裤服装压强范围在0~2.4 kPa之间,可满足人体舒适性要求,验证显示采用腰臀裆部曲面模型生成数字化内裤版型是合理的,数字化内裤版型更符合人体腰臀裆部形态特征,为合体和贴体服装版型的快速获取提供一种新的方法。
为制得高特性黏度的侧基含磷阻燃共聚酯,研究不同反应条件对固相增黏效果的影响及其反应动力学。将侧基含磷阻燃剂共聚到聚酯分子链中制得侧基含磷阻燃共聚酯,并对其进行固相增黏,分析了阻燃剂质量分数、增黏反应温度、时间3个因素对增黏效果的影响。结果表明:成功将阻燃剂共聚到聚酯分子链中制得侧基含磷阻燃共聚酯,当阻燃剂质量分数为5%时,共聚酯的极限氧指数为31.8%,热分解后的残炭量达到13.6%,结晶度为15%;与纯聚酯相比,阻燃共聚酯增黏反应过程的特性黏度变化趋势差异不明显,故阻燃共聚酯的固相增黏反应可以参照纯聚酯的增黏工艺,其特性黏度均随着增黏反应温度的升高、反应时间的延长而增加;对阻燃共聚酯的固相增黏反应动力学分析发现,其反应温度的上升、阻燃剂质量分数的减少与反应速率常数的增加呈正相关,其阻燃剂质量分数的增加与反应活化能的降低呈负相关。
为促进废旧纺织服装资源高值化循环利用,从废旧纺织服装回收与再利用国内外现状、技术手段以及市场体系3个方面,分析我国废旧纺织服装回收与再利用现存问题,归纳废旧纺织服装回收与再利用常见技术,评述废旧纺织服装回收与再利用循环产业链与组织模式,基于循环经济减量化、再利用、再循环、再制造(简称4R)原则,总结我国废旧纺织服装回收与再利用体系研究进展。认为我国废旧纺织服装回收与再利用未来发展应为4大方向:二手纺织服装市场深耕细作、回收再利用环节标准化、核心技术升级和资源循环利用意识提升。同时,提出各方协作、因地施政、重视科研等总体建议,以期为纺织服装行业实现高效生态经济提供参考。
当今中国人口老龄化程度日益严峻,中老年人群规模逐渐扩大,与之相关的服装市场也进一步扩大,中老年人群对服装的舒适性和美观性提出了更高的要求。中老年女性相对于青年女性体型,在胸部、腰部、腹部和背部形态等方面存在显著差异,现行国家标准号型规格不能满足中老年人群要求。为此,选取207名中国东部地区50~65岁的中老年女性作为研究样本,采用马丁测量法采集了20项人体尺寸数据,参照国家标准并运用数理统计法得出中老年女性标准体,通过因子分析和相关性分析得到影响中老年女性体型的特征变量,最后通过快速聚类分析法对其体型进行分类。研究结果表明:国家标准号型对中老年女性体型的覆盖率较低;围度因子是影响样本体型差异的主要因素,前后腰节差是影响人体躯干形态的特征变量,身腰比、胸腰差、臀腰差是影响人体高瘦、丰满指数的特征变量;以前后腰节差为基准进行聚类,将中老年女性人体体型分为挺胸体、正常体、微驼背体和驼背体;以腰围、身腰比、胸腰差、臀腰差为基准进行聚类,将中老年女性人体体型分为小X型、H型、小A型和A型,得出各体型聚类指标的取值范围。
针对目前经编单/双贾卡提花间隔鞋材难以实现三维通孔结构与三色提花效应同材呈现的产品设计问题,通过分析传统双贾卡梳栉配置织造目标鞋材的工艺难点,提出将RDPJ7/2双针床经编机的前针床地梳升级为贾卡梳的三贾卡梳栉配置方案,研究了三维通孔结构与三色提花效应同材的三贾卡提花工艺,通过鞋材的贾卡组织设计、原料穿经设计及垫纱工艺设计,上机织造兼具三维通孔结构与三色提花效应的三贾卡提花间隔鞋材。研究结果表明:经编三色提花间隔鞋材的三维通孔结构可以通过三贾卡提花工艺实现,且三贾卡在提高经编鞋材结构立体化、花色多样化及花纹复杂化方面更具优势。
为提升辅助喷嘴引纬的综合性能,以喷气织机辅助喷孔为研究对象,采用Solidworks软件结构优化方法,对辅助喷嘴喷孔的流体性能进行了数值模拟。通过构建单圆孔、双圆孔、矩形孔3种辅助喷嘴喷孔流场三维模型,在0.4 MPa的工作环境压力下,分别研究了距喷口40 mm处截面的气流速度分布情况、辅助喷嘴的最大气流速度及辅助喷嘴入口处的质量流量情况。研究结果表明:在单圆孔辅助喷嘴锥度为正方向4°时综合性能最优,引纬稳定性最好,取得较大气流速度和最小质量流量,与锥度0°相比,最大气流速度增加了3.03%;对于双圆孔辅助喷嘴,采用上方喷孔直径1.5 mm、下方喷孔直径0.8 mm和两孔中心距离2.2 mm时获得最优结果;长宽比为2.3的矩形孔辅助喷嘴综合性能最优。
针对液体分散染料明显区别于粉状分散染料的应用性能和生态环保性,简述了液体分散染料发展历程和染料研磨技术要点,从染料应用性能方面评述了液体分散染料的质量控制因素及分析了已建立的液体分散染料稳定性快速评价指标的合理性,阐述了液体分散染料替代粉状分散染料的应用进展及连续热熔染色的新用途和需要解决的新问题。指出:液体分散染料应建立区别于粉状分散染料的稳定性和应用性能相协调的评价指标及质量标准;染色中选择较小的轧槽容积和均匀轧车以及增加轧前的喷淋装置都有利于染料对织物的渗透和织物着色均匀性;同时,研究集染色和功能性于一浴的功能液体分散染料,将是一种可从源头满足印染行业的重大节能减排技术需求。
针对目前光子晶体结构生色织物难以大面积连续化制备以及光子晶体的结构稳定性与光学性质难以兼顾的问题,以旋蒸法制备具有预结晶形态的液态光子晶体(LPC),并以LPC为组装中间体,在经特殊高分子预处理的纺织基材上快速大面积制备具有高结构稳定性、高颜色饱和度的光子晶体。结果表明:所制备的LPC呈现鲜艳的结构色且具有优异的动态恢复性;通过外力剪切诱导作用将LPC施加到经特殊高分子预处理改性的织物表面,LPC快速重构显色并向固态光子晶体转变(1 min),再经适当的加热后处理(60 ℃,5 min),织物表面高分子层界面分子发生弛豫和迁移,以稳固光子晶体结构;以LPC为工作液,应用自行研制的中试设备,实现了光子晶体结构生色织物的快速连续化制备。
为探索传统服饰文化的智能化保护手段和提高传统服饰文化的传播效率,以加权投票法集成多注意力机制的传统服饰识别算法为核心,构建了一个典型传统服饰图像的在线识别系统。首先,通过书籍扫描和线下拍摄等手段收集传统服饰图像数据,再联合多背景替换和几何变换混合增强服饰图像数据,完成传统服饰图像数据集的构建。随后,采用迁移学习技术在DenseNet169网络上分别引入了通道注意力、卷积注意力和位置注意力3种机制来构建模型,并对3种模型的识别结果进行加权投票判决,实现对传统服饰图像的高精度识别。在此基础上,通过对未知待测图像进行在线裁剪和自适应等规范化预处理,提高了识别系统的泛化适应性。最后,采用Web和云计算技术实现了系统的在线识别、交互、显示和账号管理等功能集成。测试结果表明,本文实现的传统服饰识别算法在验证集上的识别准确率达到了93.5%,构建的系统能够有效地在线识别15类传统服饰图像,对传统服饰文化的传播和保护具有一定的促进作用。
为解决服装定制中个性化服装开发效率低以及虚拟试衣过程繁琐等问题,首先,详细阐明了三维服装软件CLO 3D和Marvelous Designer的虚拟服装迁移原理;其次,结合CLO 3D的虚拟服装迁移和自动转换虚拟模特功能,提出了一套针对三维扫描人体的个性化服装定制方案;最后,采用三维扫描人体开展虚拟服装迁移实验,验证了该方案在实际个性化服装定制应用中的可行性。研究结果表明:针对不同体型的三维扫描人体,可快速生成个性化虚拟服装、个性化样板和展示个性化虚拟试衣效果;生成的虚拟服装能够满足不同体型的个性化需求。该方法可提高个性化虚拟服装开发效率,为个性化服装定制提供技术支持。
为开发高黑度的原液着色聚酰胺6(PA6)纤维,将经原位聚合法制备的炭黑质量分数为1.0%~3.0%的系列PA6/炭黑(PA6/CB)复合材料进行熔融纺丝制备PA6/CB复合纤维,并对复合材料的形貌结构、热性能、晶型结构以及纤维的力学性能、取向度、色度值和色牢度进行表征。结果表明:经原位聚合法引入的炭黑在原液着色PA6/CB复合材料和纤维中分散均匀;炭黑在基材中起异相成核作用,添加炭黑的PA6/CB复合材料的结晶度和结晶温度均得到提高;炭黑可提升复合材料的热稳定性,并可促进PA6形成热力学性能更稳定的α晶型;随着炭黑质量分数的提高,PA6/CB复合纤维的断裂强度先提高后逐渐下降,当炭黑质量分数为1.0%时达到最大,为4.07 cN/dtex; PA6/CB复合纤维的取向度均高于纯PA6纤维;炭黑质量分数越高,PA6/CB复合纤维的颜色越黑,但其质量分数超过2%后纤维的黑度提升不明显。
为深入探究影响纳米纤维膜过滤机制以开发和应用高端空气过滤材料,分析了静电纺纳米纤维膜和聚四氟乙烯拉伸膜与非织造布复合的空气过滤材料结构与性能,分别对其形貌、热力学性能、透气性等进行了分析与评价。实验结果表明,过滤材料本身的结构和纤维直径以及表面电势对其过滤性能影响显著,纤维直径越细,膜孔径越小,纤维间的结构会相对紧密,从而导致透气性较差,过滤效率更好。其中表面电势是影响材料过滤效率的主要因素,表面电势越高,过滤效果越好。静电纺锦纶6纳米纤维膜/聚酯纤维非织造布(PA6/PET)复合空气过滤材料表面电势最高,达1.414 kV,其过滤效率最佳,达到99.57 %。PA6/木浆纸复合过滤材料表面电势最小,为0.07 kV,过滤效果仅为22.28 %。
针对三维虚拟试衣网络中易出现的三维人体模型边缘模糊,服装变形严重且存在伪影等问题,设计了三阶段深度神经网络,在第1阶段引入卷积注意力机制,第2阶段采用Resnet和视觉转换器结构结合的编码器-解码器结构,第3阶段通过融合服装变形信息和深度估计信息实现三维虚拟试衣。定量实验结果表明:图像质量评价指标结构相似度提升了0.015 7,峰值信噪比提升了0.113 2;人体模型的深度估计值的绝对相对误差降低了0.037,平方相对误差降低了0.014。定性实验结果表明:卷积注意力机制能够引导网络关注图像细节,保留复杂纹理,约束服装的过度形变,并且有效处理三维人体模型黏连问题。定量和定性分析结果均可表明,该方法能够更加精准地实现预测三维虚拟试衣结果。
为对运动内衣的功能性和舒适性进行可量化预测及评估,缩短内衣行业的产品设计开发流程,对人体和运动内衣的动态接触关系建立有限元模型,并研究乳房在运动过程中与运动内衣的复杂相互作用机制。首先通过三维人体扫描获得人体点云数据,运用逆向工程软件进行处理,得到胸部、身体躯干和运动内衣的几何模型。利用过盈配合方法模拟人体穿着运动内衣的预紧力状态,并在重力场中加入三维运动系统捕捉的躯干动态位移作为边界条件来驱动有限元模型,从而模拟人体穿着运动内衣时的乳房运动形态。模拟结果与真实测量值的相对误差为5.15%,验证了此模型的准确性。在此模型的基础上进一步对运动内衣面料的力学属性进行参数化设计,研究了5倍初始弹性模量的运动内衣对乳房的控制性能和动态压力舒适性。结果表明,使用高弹性模量材料的运动内衣虽然能轻微增加对胸部位移的控制效果,但相应增加的人体服装压已经高于人体舒适的服装压力范围。本文提出的研究方法和结果可从功能性和舒适性角度综合指导运动内衣的面料选择,优化运动内衣的设计并缩短开发时间。
为得到兼具光致变色性能与力学性能的光致变色聚乳酸(PLA)纤维,将PLA和光致变色微胶囊通过熔体纺丝及热拉伸工艺制备出光致变色PLA纤维,并系统分析了纤维的形貌、结晶及热学性能,着重研究了光致变色微胶囊对纤维力学及可逆变色行为的影响,揭示纤维性能差异对其内部结构的影响。结果表明:光致变色PLA纤维的断裂强度随着光致变色微胶囊质量分数的增加而减小,结晶度呈先上升后下降趋势,当光致变色微胶囊质量分数为2%时具有与纯PLA相当的断裂强度,为4.15 cN/dtex,且结晶度达到最大55.42%;光致变色PLA纤维的光致变色性能呈现出高灵敏度、优异褪色性及光稳定性,且变色强度随光致变色微胶囊质量分数的增加而提高,但非线性上升,通过调整光致变色微胶囊的质量分数,可以达到纤维变色功能与力学性能兼具的目标。
为实现单独个体热舒适及需求的实时预测,推动智能服装对衣下微气候进行高效调控,在介绍机器学习算法建立的个体热舒适模型框架的基础上,从样本来源与样本量、输出特征与输出标签、机器学习算法、评估指标4个角度,回顾了模型搭建过程中影响其预测能力的因素,指出该类模型优于传统热舒适模型,且具有用户个性化、输入参数多维化、预测动态化的特点。最后,提出可在个体热舒适模型的基础上配置可穿戴硬件及软件系统,以研发智能调温服装。未来的研究应根据应用环境选择样本数据、提取不同性质的参数构建模型、制定模型性能评估的规范、探索模型在智能调温服装领域的应用。
为解决涤盖棉织物传统染整工艺流程长、能耗水耗高、生产效率低等问题,使用高耐碱高耐氧漂分散染料构建涤盖棉织物的漂棉染涤一浴一步加工工艺。通过耐碱性和耐氧漂性评价,确定所选用的分散染料在强碱和氧漂条件下的应用稳定性。探究了漂棉染涤一浴工艺中双氧水浓度、漂白阶段保温时间及涤纶染色阶段保温时间对涤盖棉织物棉组分白度值和涤组分K/S值的影响,确定最佳工艺条件为:双氧水质量浓度2 g/L,染色温度130 ℃,保温时间30 min。结果表明,漂棉染涤一浴工艺和传统工艺处理后的涤盖棉织物,棉组分白度值均接近80,涤组分色差值小于1.0,色牢度级别均超过4级,且漂棉染涤一浴工艺加工的涤盖棉织物强力损失更小。漂棉染涤一浴加工工艺可实现涤盖棉织物的短流程清洁加工。
针对聚酯纳米纤维膜亲水(接触角为17°)、热导率高以及热稳定性差的问题,在聚酯纳米纤维膜内部原位缩聚二氧化硅湿凝胶,经疏水处理和常压干燥制备了超疏水聚酯纳米纤维/二氧化硅气凝胶复合膜,探究了复合膜在高温潮湿环境中的隔热性能。结果表明:在150 ℃环境中,当乙醇与正硅酸四乙酯量比为10∶1时制备的气凝胶复合膜的热导率仅有66.5 mW/(m·K),而纯聚酯纳米纤维膜发生严重变形,且热导率高达135.6 mW/(m·K);同时该复合膜的超疏水性(水接触角为153°)可有效阻止其对水分子的吸附,在50 ℃、100%高湿环境中的热导率为74.5 mW/(m·K),而纯聚酯纳米纤维膜的热导率高达170.6 mW/(m·K)。该复合膜有望用于高温高湿环境的隔热材料中,在高效热防护服装中具有良好的应用前景。
为实现涤纶/棉混纺织物的少水无盐、污水零排放染色关键技术,基于前期开发适用于非水介质中对涤纶的上染率较高的偶氮染料以及传统水浴常用的蒽醌和杂环染料,探究了非水介质染色体系中,分散染料结构、染色温度、促染剂、保温时间、分散剂对分散染料沾染棉纤维的影响及作用机制,并使用相对沾色率对分散染料在涤、棉上的分配进行表征。结果表明,在非水介质染色体系中,实验所用的蒽醌类分散染料对涤纶组分的上染率仅有12%,并不适用于该体系中对涤纶/棉混纺织物染色;而选用的偶氮类和杂环类分散染料对涤纶组分上染率在80%以上;非水介质染色体系中,加入极性小分子促进剂,不仅能够改善涤纶组分的溶胀,且借助分子的强极性降低分散染料在非水介质中的溶解度,提高分散染料对涤纶组分的上染率,从而降低分散染料对棉组分的沾色;染色过程中加入分散剂NNO,不仅不能提升分散染料的染色性能,反而影响其沾色率。根据分散染料对涤纶的上染率及相对沾色率,得出分散染料的最佳染色条件为:温度140 ℃、促染剂含量10% (o.w.f)、保温时间60 min。
为解决机械式打结机在纱架上完成纱线接头时无法检测头线、尾线捕获状态的问题,提出一种基于图像像素点测量的检测方法。该方法结合机械式打结机工作原理,将集安装盒、相机模组和光源于一体的纱线检测识别系统,固定在风机和吸嘴之间的透明吸管上,然后通过小型嵌入式模块采集图像、处理图像、统计像素点、输出信号等流程实现低成本的纱线捕获状态检测。同时顶部安装相机模组,左右两侧安装光源,底部设计纱线通道,内部底板设计为左右均分的黑白背景,结构小巧、图像采集环境稳定。系统搭建后,对白色等8种纱线进行了捕获状态测试。结果表明:该方法检测效果好、识别率高,实现了模块化纱线捕获状态检测,不仅准确度高、成本低,而且安装方便,可实现生产推广应用。
为获得可见光响应的高效介孔TiO2光催化剂,利用软模板法制备了螺旋堆积的手性介孔TiO2。对比分析了手性介孔TiO2和非手性介孔TiO2的差异。通过自由基捕获实验和电子自旋共振 (ESR) 光谱,结合福井指数(f-)的计算探索了手性介孔TiO2降解罗丹明B(RhB)的机制和路径。结果表明,手性介孔TiO2的螺旋堆积结构引入了更多缺陷,从而其Ti3+和氧空穴的含量都高于非手性介孔TiO2,因此具有更强的可见光响应和降解活性,其对RhB的去除率超过非手性介孔TiO2的4倍;手性介孔TiO2降解有机污染物分子的主要活性物种是光生空穴h+;越容易给出电子的原子位点(即f-值越高)越容易受到h+的攻击发生降解;降解过程中中间产物分析进一步得到了可见光激发手性介孔TiO2降解RhB的主要路径。
为获得更为精确的织物模型,以满足织物及其纺织复合材料力学性能和破坏机制分析的需要,针对多尺度材料几何结构建模中存在宏观和介观尺度理想化假设,从而导致织物微结构特征缺失的问题,基于数字单元法理论,在纤维尺度提出一种织物织造过程动态仿真方法。该方法建立了织机关键部件的几何模型,由织造矩阵控制开口运动,通过计算纤维间的相互作用力,模拟织机五大运动,得到4个处于不同织造时期的单胞组成的三维正交织物数值模型。研究结果表明:织物单胞的微观几何结构受相邻单胞的影响,在织造过程中发生变化;最上层和最下层纬纱的应力高于中间层纬纱;模型较为准确地描述了纱线的卷曲、路径和横截面形状等织物的主要特征。
为进一步提升取向纳米纤维膜在纺织生物医学领域的应用潜力,以再生丝素蛋白(RSF)和聚乙烯醇(PVA)为原料,通过静电纺丝制备取向纳米纤维膜。通过单因子及正交试验确定最优纺丝参数,并对取向纳米纤维膜的形貌、化学结构、力学性能、热稳定性能等进行研究。结果表明:静电纺丝最优纺丝参数为选甲酸为溶剂,滚筒转速2 400 r/min,纺丝液质量浓度0.16 g/mL,纺丝电压23 kV,出液速度0.6 mL/h,接收距离17 cm;RSF与PVA之间存在一定相互作用,使RSF中部分无规结构向α螺旋结构转变;与相同纺丝时间下得到的无取向纳米纤维膜相比,取向纳米纤维膜的特点为断裂强力更高,是无取向纳米纤维膜的2倍以上,孔径更大,集中在0.5 μm附近;取向结构对纳米纤维膜热稳定性基本无影响。
为探讨2次包缠的捻向和捻度配置对双包包覆纱结构与性能的影响,以3根异色111 dtex(48 f)无捻涤纶拉伸变形(DTY)长丝纱为原料,保持第1次包缠捻度不变,分别纺制了SZ交叉包缠和SS同向包缠各6种捻比配置的双包包覆纱,对成纱结构进行分析,并对拉伸断裂性能和捻度平衡性进行测试与比较。结果表明:同向包缠不能形成类似交叉包缠的分层包缠稳定结构;2类包覆纱的强力利用率均大于1,断裂伸长率相较原纱均提高25%以上;包覆纱的强力随捻比的增大,先增大后减小,但变化幅度很小;2次包缠的残余扭矩并非简单叠加关系,第2次包缠对第1次包缠的残余扭矩有固结作用;同向包缠包覆纱扭结指数远大于交叉包缠;合理配置2次包缠的捻比,可显著减小交叉包缠包覆纱的扭结指数。
为准确预测不同编织工艺参数下编织复合材料的等效弹性性能,拓宽碳纤维增强环氧树脂编织复合材料的应用领域。建立了考虑随纤维路经产生扭结缺陷的二维三轴编织复合材料的代表性体积单元(RVE),并基于平均场均匀化方法,利用DIGIMAT预测复合材料的等效弹性模量,分析不同编织角对编织复合材料等效工程常数的影响规律;其次基于强度失效准则,预测编织复合材料在单轴拉伸加载情况下的力学性能;最后通过数值模拟获得编织复合材料RVE的应力与应变。结果表明:预测的编织参数对等效工程常数的影响规律与试验测量一致,获得的应力、应变可为进一步研究其损伤破坏行为提供参考。
为开发一种基于光纤侧发光感光机制监测人体呼吸的传感织物,将直径500 μm的聚合物光纤为经纱织入织物,在光纤的侧面局部位置激光打标,形成发光和感光光纤。呼吸拉伸光纤的位移变化及感光光纤的光强改变,从而监测人体呼吸状态。研究了光纤打标距离、纬纱弹性、光纤间距和光纤根数对传感织物性能的影响,结果表明优化后传感织物的光强损耗度从13.14%提高到38.61%。在人体胸骨下方佩戴传感织物可以监测坐姿、站姿和行走下的平静呼吸信号,呼吸频率监测精度高(误差范围在1.2 次/min内),与面罩式呼吸监测仪性能相当。该光纤传感织物的制备工艺简单,灵敏度较高,可穿戴呼吸设备的舒适性高,有望在智能纺织品领域实现产业化。
为探究颜料墨水中固体颗粒粒径与喷墨流畅性之间的关系,制备了不同粒径的单分散球形聚苯乙烯(PSt)和聚(苯乙烯-co-苯乙烯磺酸钠)(P(St-co-SS))乳胶粒,探究了乳胶粒大小与分散液储存稳定性和喷墨流畅性的关系,并结合有限元与密度泛函计算,从理论角度解释乳胶粒大小与电荷对其喷墨流畅性的影响。结果表明:通过控制引发剂、乳化剂或水溶性单体的加入量,成功制备不同粒径的单分散球形PSt和P(St-co-SS)乳胶粒;固含量为10%的PSt和P(St-co-SS)乳胶粒分散液在4~50 ℃温度范围内储存4个月后分散稳定性均大于96%;随着分散液中乳胶粒粒径的增大,分散液的抽滤流速逐渐降低,且相同粒径下P(St-co-SS)较PSt分散体系的抽滤流速更高;粒孔比的增大会导致分散液在孔道内的流动体积降低,最终造成滤孔的堵塞,而微粒上表面活性剂的脱吸附是造成相同粒径下PSt体系抽滤流畅性低于P(St-co-SS)体系的原因。
针对传统图像处理方法对棉层中异性纤维检测效果不佳的问题,基于近红外光谱和残差神经网络提出一种对棉层中异性纤维的分类识别方法。采用Savitzky-Golay法对异性纤维的近红外光谱数据进行平滑处理,结合F检验和LightGBM分类算法实现特征波长优选,并将优选后的光谱数据经格拉姆角场转换成保留波长序列之间时序性的格拉姆角和场图像;构建残差深度卷积神经网络模型,将转换后的格拉姆角和场图像作为训练样本对残差网络模型进行训练。实验结果表明,该方法能够有效地对复杂环境下棉层中的异性纤维进行分类,分类准确率达到99.69%,与其它数据转换方式和分类模型相比提高了棉层中异性纤维的分类识别精度,为复杂环境下异性纤维分类识别研究提供了新思路。
为开发用于监测伤口感染问题的纳米纤维材料,以植物染料苏木为指示剂,壳聚糖、鱼胶蛋白为载体原料,利用静电纺丝技术制备了比色传感纳米纤维膜,并对静电纺丝参数进行优化,借助扫描电子显微镜、差示扫描量热仪和X射线衍射仪对纳米纤维膜的微观形貌进行表征,在不同pH值条件下对其变色情况进行探究。结果表明:壳聚糖与鱼胶蛋白质量比为1:1,纺丝电压为12 kV,推进速度为1.5 mL/h,接收距离为20 cm时,制备的纳米纤维膜质量较好,其纤维平均直径为246.2 nm,直径CV值为29.54%;当pH值从5变至7时,比色传感纳米纤维膜的颜色由黄色变为紫色,其变色域与皮肤发炎时渗出液pH值变化一致,符合伤口监测的要求。
作品《鱼莲说》以金代铜镜上的双鱼纹样为设计灵感，加入莲花纹、如意纹、海浪纹、回纹等传统纹样进行设计，传达了动物与植物、生命与自然和谐共生的美好意境，寓意着吉祥如意、福寿绵延、富贵荣华。本作品采用现代设计方式表现传统纹样，让传统纹样更符合现代审美，促进大众主动发掘传统纹样中的美感与美好寓意，同时也让传统纹样更易应用于现代服饰设计之中。
为开发兼具快速导液能力和一定抗拉强度的新型纤维基加湿芯,利用熔喷原位牵伸工艺制备的高定向排列聚乳酸(PLA)微纳米纤维材料与大孔隙粘胶纤维材料进行叠层复合,得到筒状纤维集合体,并对其形貌特征、吸湿速率、干燥速率以及力学性能等进行表征与测试。结果表明:筒状纤维集合体表现出类竹节形貌的层状定向微孔结构,密度为1.1~1.8 g/cm3;受益于纤维平均直径和密度的有效调控,吸湿速率和干燥速率分别增加到112.4 mg/s 和1.03 mL/h,同时拉伸断裂强力保持在255.2 N以上。仿生竹节纤维基加湿材料样品在实际使用过程中的加湿量为39 mL/h,既可作为高性能纤维基加湿芯用于室内微环境湿度调节,又可为高导液纤维材料的功能性结构设计和绿色制备提供参考。
为探讨针织立体构型产品在全成形电脑横机上的成形编织方式以实现一次成形编织,研究了针织立体构型产品的成形工艺和计算方法,根据外观轮廓的不同,将其进行分类,并在产品立体构型转化为二维纸样的基础上,对筒状结构、立方体结构和球状结构进行工艺建模,解析其成形工艺和算法。结果表明:在三维结构到二维纸样再到全成形纸样的转换过程中,利用三角换算法可形成筒状构型的直线轮廓,利用平行四边形转换法可实现立方体构型的三维结构,利用逆拟合法可形成球状构型的弧形轮廓。通过弧形灯罩的实例验证,最终能得到符合要求的全成形产品。
为促进生物基聚酯在纺织领域的应用,采取酯交换-熔融缩聚法,使用醋酸锌-钛酸四丁酯为组合催化剂,制备了全生物基聚呋喃二甲酸丙二醇酯(PTF)。借助红外光谱仪、核磁共振波谱仪、差示扫描量热仪、热重分析仪等表征了PTF的化学结构和热性能;通过二步法纺丝工艺制备了PTF纤维,并研究了不同牵伸倍数对纤维的力学性能影响。结果表明:成功合成的目标产物PTF的数均分子质量达到35 000 g/mol,玻璃化转变温度为60~62 ℃,熔点约为171 ℃,起始热分解温度高于370 ℃,具有良好的热稳定性;初生纤维牵伸至2.5倍时,PTF纤维的断裂伸长率为34.2%左右,断裂强度为0.48 cN/dtex。
为制备多功能性海藻酸盐复合纤维,以海藻酸钠(SA)和丝素蛋白(SF)、月桂酸-棕榈酸二元低共熔混合物(LA-PA)为原料,通过湿法纺丝技术制备Zn2+-Ca2+、Cu2+-Ca2+、Sr2+-Ca2+双金属离子交联海藻酸盐复合相变纤维。利用红外光谱和高斯拟合研究了复合相变纤维的氢键作用,考察了双金属离子交联体系对复合相变纤维结构和性能的影响。结果表明:相对于单一Ca2+交联体系,双金属离子交联体系分子内氢键含量增加,分子间氢键含量减少,纤维的断裂强度随β-折叠链结构含量增加而提高;Zn2+-Ca2+、Cu2+-Ca2+复合相变纤维具有优异的抗菌性能;纤维的最大结晶温度和熔融温度分别为26.19和36.71 ℃,最大相变焓为25.95 J/g,且经50次热循环后相变温度和相变焓差异较小,具有良好的蓄热稳定性。
为提高人体睡眠热舒适性,改善睡眠质量,对不同参数的棉纱布被进行系统的保暖性能研究。借助出汗热平板纱布织物实验与出汗暖体假人被子实验,探究了棉纱布织物透气性、面密度、层数及水洗处理等因素对纱布被织物热阻的影响规律,并建立纱布被织物热阻与被子热阻的相关关系。结果表明:纱布被织物的热阻与其面密度呈明显的正相关线性关系,热阻与透气率相关性较低;棉被与纱布被的面密度相当的情况下,棉被的保暖性能更好,纱布被的透气性更好;纱布被织物的热阻与层数之间呈线性关系,层数越多热阻值越大;水洗处理后棉纱布被织物的热阻增加;纱布被织物热阻与纱布被子热阻呈显著的相关关系,当纱布被织物的总热阻较小(小于1.8 clo)时,二者近似呈线性关系。本文研究结果可为开发高质量棉纱布被提供参考。
为提高壳聚糖(CS)对阴离子染料刚果红的吸附性能,以尿素溶剂法低温溶解棉秆皮微晶纤维素(MCC)作为纺丝基体,以改性壳聚糖为分散吸附材料,经湿法纺丝和冷冻干燥制备棉秆皮微晶纤维素/改性壳聚糖(MCC/DCS)吸附纤维。通过正交试验方法优化壳聚糖改性工艺,利用单因素方法优化纺丝工艺,并对DSC粉末的化学结构、MCC/DCS吸附纤维形貌结构及其对刚果红染料吸附性能等进行测试与表征。结果表明:壳聚糖改性较优工艺为醋酸用量55 mL,2,5-二硫二脲用量0.6 g,壳聚糖用量1.0 g,甲醛用量8 mL;MCC/DCS纤维制备的较佳工艺为DCS添加量1.5 g, 纺丝凝固时间1 h时,MCC/DCS吸附纤维的吸附效果和力学性能均较好;当刚果红染液质量浓度为250 mg/L时,MCC/DCS纤维对刚果红染料达到最大吸附量,为96.03 mg/g。
针对现有的刺绣风格模拟算法产生的图像细节不够精确,缺乏语义深度等缺点,提出了一种多尺度纹理合成的刺绣风格迁移模型(MTE-NST),该模型主要由生成网络和损失网络2部分组成,其中生成网络又包含内容匹配模块、结构增强模块和纹理精细模块。并通过引入多程式损失联合训练,分层迭代优化刺绣迁移图像,减少各个损失项对迁移效果的影响。结果表明:与现有卷积神经网络风格迁移算法对比,MTE-NST能生成更清晰的刺绣织线纹理和多方向的针脚轨迹,显著减少图片匹配错误产生的伪影,生成更逼真的刺绣艺术作品,本文研究结果有助于提高刺绣产品的外观仿真设计水平,促进刺绣技艺的发展及创新。
为拓展和推动丝素蛋白材料在医药领域的临床应用,综述了近年来丝素蛋白在药物递送系统中的最新研究进展,重点阐述了丝素蛋白药物递送载体的种类、制备方法、主要的药物负载类型及其应用性能。通过分析发现:丝素蛋白除具有出色的生物相容性和可控降解性外,其大分子独特的亲疏水链结构还赋予丝素蛋白聚集态结构自组装的调控基础;以丝素蛋白为基材所构建的微球、水凝胶和微针等多种形貌的药物载体表现出高效的药物负载能力和可控的释放速率,从而达到患者减少服药次数和提高治疗效率的目的。除负载小分子化学药物,丝素蛋白载体还可改善蛋白和基因类药物易降解和半衰期短的缺点。由于丝素蛋白的这些优异特性,将其用于研制靶向与特异性药物载体可实现对不同类型疾病的针对性治疗,从而提高药物利用度和降低副作用。最后指出使用丝素蛋白作为药物载体存在的问题和重要的发展方向。
为解决民族特色服饰图案高开发需求与传统设计方法不匹配问题,以维吾尔族艾德莱斯图案为例,提出图案创新设计方法。通过实地考察、文献研读等方式,挖掘艾德莱斯图案背后蕴藏的历史文化内涵并进行分类。提炼其线稿并对元素进行拆解与重组,得到新图案单元。运用居里叶分形理论、计算机算法辅助图案创作,提出艾德莱斯裙装分形图案设计模型。通过新建集合、调节指数、代入公式、叠加算法、添加代表性色彩与图案、分形渲染等步骤完成9组图案设计。从色彩特征、元素特征、结构特征与文化意蕴4个维度对图案进行模糊综合评价,并在Style 3D软件平台上进行艾德莱斯裙装建模以验证其可行性。结果表明,基于居里叶分形理论的艾德莱斯图案设计模型具有较好的实践应用价值,可为其它民族图案的传承与创新提供研究思路与方法参考。由该方法创作出的艾德莱斯裙装图案能够兼具时尚艺术特色与民族文化底蕴。
为解决传统染色高污染、高能耗问题,实现鞋材无水清洁化染色,研究了涤纶针织鞋材在超临界CO2体系中的染色性能,分析了染色温度、压力、时间以及CO2流量对针织鞋材染色效果的影响。在实验条件范围内,染色鞋材的K/S值随温度、压力的升高而增大,并最终趋于稳定,获得最佳染色工艺条件为:染色温度120 ℃,染色压力24 MPa,染色时间60 min,CO2流量400 kg/h。涤纶鞋材的耐摩擦和耐皂洗色牢度均达到4级以上。并进一步探究了染色温度、压力对针织鞋材力学性能的影响。结果显示:鞋材的抗弯刚度、最大抗弯力与断裂强力、顶破强力随温度、压力的上升而增大;断裂伸长率随温度、压力的上升而降低;收缩率随温度、压力的上升而增大;鞋材的表面摩擦因数无明显变化;其中温度对鞋材力学性能的影响大于压力的影响。
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