封面设计说明：封面设计以电热织物-内胆层-人体组织三维耦合传热模拟为核心理念，融合深海冷水作业环境与宏微观热传递视觉符号，体现电加热潜水服“多层结构耦合、材料性能优选、肢端靶向热补偿”的核心特征，彰显该研究对深海特种防护装备及智能热功能服装优化设计的理论价值与工程创新意义。
画面以幽深的海洋冷水环境作为背景，视觉主体为三维渲染的潜水员躯干模型。借助红橙色光流线条与温度渐变云图，直观呈现由潜水服织物层向人体组织传递的完整热流路径，对应文中基于ANSYS开展的多层织物?人体生物传热仿真分析。画面设置三处悬浮透明球体视窗实现多维度信息表达：左上、左下球体分别展示气凝胶织物内胆与传统新雪丽内胆的微观形貌，实现两类内胆隔热材料的直观对比，凸显气凝胶材料迭代升级优势；右上方放大视窗分层呈现防水隔热层、石墨烯加热层、气凝胶内胆层及人体核心组织层的堆叠结构，还原潜水服的多层复合构造；电加热层细节处刻画石墨烯六角晶格纹理，清晰点明核心功能材料特征。
潜水员手部位置着重表现集中高强度的高功率电热区，搭配指示箭头与“手臂末端高功率补偿”标注，形象诠释研究提出的摒弃全局均匀加热思路、对肢端实施定向补偿加热的关键优化方案。整体画面以水下深海环境还原真实作业工况，以潜水员躯干代表研究对象与目标应用产品，多组放大视窗分别对应论文的材料特性、多层结构与技术创新点，完整遵循“宏观传热仿真?材料性能对比?肢端主动热补偿调控”的研发逻辑，展现纺织工程与计算生物传热学的交叉融合之美。
主要内容介绍
水下低温高压的极端工况对潜水作业人员的热防护提出严苛要求。传统被动保温潜水服难以胜任长时间深潜作业的保暖需求，集成柔性发热元件与智能温控的主动式电加热潜水服，成为保障潜水员作业安全、提升耐寒能力的重要技术方向。然而水下真人试验风险高，且受个体生理差异干扰，暖体假人水下测试同样落地困难；现有的数值模拟大多仅针对纯织物传热或是局部微观皮肤尺度开展研究，无法还原上臂、躯干、大腿等部位人体分层生理结构，难以表征水下多层织物系统和人体之间真实的热交互行为，制约了电加热潜水服的设计优化。
针对上述现实难题，东华大学朱世根教授团队依托 ANSYS 仿真平台，构建包含氯丁橡胶防水隔热层?石墨烯加热层?亲肤层?内胆层?人体分层组织（皮肤/脂肪/肌肉/核心）的一体化宏观三维生物传热耦合模型，覆盖上臂、躯干、大腿三大关键受热部位。研究通过网格独立性检验，并结合人体生理热调节数据完成模型合理性验证，以此开展多工况条件下的稳态热传递仿真解析。
团队系统探究0～15?℃环境温度条件下不同身体部位的皮肤温度分布规律，揭示电加热片存在加热范围局限，有效加热半径约 50?mm，同时证实冷应激状态下手臂等肢端具备显著热脆弱性。通过气凝胶与新雪丽2类内胆材料的仿真对比，验证气凝胶织物凭借优异抗压性能与低导热特性，在0?℃极寒水环境中的隔热保温效果显著优于传统新雪丽材料。针对2～8?mm 内胆厚度开展参数化分析，量化内胆增厚带来的皮肤温升非线性响应，明确单纯增加内胆厚度会出现明显的保温边际效益递减现象。
基于仿真得到的系列规律，研究破除潜水服“越厚越保暖”的固有设计误区，提出一套主被动耦合优化设计策略：在空间受限的四肢部位选用高气凝胶内胆实现高效被动隔热；跳出全局均匀加热的固有思路，针对手臂末端这类热脆弱区域施加更高功率密度的定向补偿加热，实现被动隔热与主动电热补偿协同增效。该研究完善了水下电加热潜水服的宏微观传热分析体系，为深海特种热防护服装的工程设计提供重要理论依据与仿真技术手段。
研究团队介绍
东华大学朱世根教授团队主要聚焦先进成形制造与强化、智能可穿戴装备两大领域。团队长期深耕纺织装备、先进材料成形技术研究，在精密织针、硬质复合材料、材料高性能化方向积累深厚；近十年来进一步拓展智能可穿戴研究，面向深海特种防护需求，重点攻关电加热潜水服全套关键技术，突破柔性发热材料设计、防水隔热处理、发热面料制备、人体温度感知与调控等技术瓶颈，开展电热潜水服传热仿真与装备研发，为极端水下作业热防护提供理论支撑与工程方案。团队先后承担国家863、国家科技支撑计划等国家级、省部级及企业横向项目40余项；获授权发明专利近30项，在国内外重要学术期刊发表论文300余篇。研究成果获国家科技进步奖二等奖1项，省部级科技奖励10余项，多项成果实现技术落地，在先进制造与纺织特种防护装备领域形成显著的技术优势。
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