纺织学报

饲料与桑叶饲喂的家蚕蚕丝品质分析

黄晴, 苏振岳, 周一帆, 刘青松, 李懿, 赵萍, 王鑫

纺织学报. 2024, (05): 1-9. doi:10.13475/j.fzxb.20221108601

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为明确人工饲料饲喂和桑叶饲喂对家蚕蚕丝品质的影响,借助扫描电子显微镜、氨基酸分析仪、电感耦合等离子体发射光谱仪、傅里叶变换红外光谱仪、二维广角X射线衍射仪等,系统性地对2种饲喂方式获得的蚕丝的形态、组成、结构与性能进行分析。结果表明:与桑叶饲喂所获得的蚕丝相比,人工饲料饲喂所获得的蚕丝在外观、蛋白质组分方面无显著差异,而在元素含量、脯氨酸含量、二级结构、结晶度等方面存在差异;大量元素中,除Na和Si外,其余元素在人工饲料饲喂蚕丝中的含量均显著低于桑叶饲喂蚕丝,微量元素Al、Cr、B在人工饲料饲喂蚕丝中含量低于桑叶饲喂蚕丝,而Fe、Mn、Zn、Cu元素的含量反之;脯氨酸在人工饲料饲喂蚕丝中的含量显著高于桑叶饲喂蚕丝;饲料饲喂蚕丝中β转角结构含量大于桑叶饲喂蚕丝,而无规则卷曲结构含量相反,其结晶度也较桑叶饲喂蚕丝的降低5.1%;人工饲料饲喂蚕丝具有更高的平均断裂应变,而桑叶饲喂蚕丝具有更高的断裂强度,但二者差异并不显著;虽然桑叶饲喂蚕丝与人工饲料饲喂蚕丝在部分元素、氨基酸和二级结构上存在一定差异,但反映到蚕丝力学性能上其差异并不显著,说明家蚕蚕丝品质受饲喂方式的影响不显著,人工饲料饲喂具有替代桑叶饲喂家蚕的可能性。

棉浆纤维素/质子型离子液体溶液的流变行为

马凯, 邓璐璐, 王学琳, 石国民, 邹光龙

纺织学报. 2024, (05): 10-18. doi:10.13475/j.fzxb.20221108101

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为实现棉浆纤维素的绿色、高效溶解,促进其高值化利用,以质子型离子液体([DBNH][Lev])为溶剂,制备了5种不同质量分数的纤维素/[DBNH][Lev]溶液;借助核磁共振技术研究了纤维素在离子液体中的溶解机制,测定了纤维素溶液在不同条件下的稳态和动态流变行为,讨论了纤维素含量、温度和剪切速率等对均相聚合物溶液黏度的影响规律。结果表明:纤维素/[DBNH][Lev]溶液为典型的假塑性流体,对温度具有敏感性,且黏度随温度升高而降低;此外,该溶液在高频率下出现凝胶点,存在黏性流动为主的类液态向弹性形变为主的类固态转变,且温度越高转变点越向低频区移动,这为纤维素在离子液体中的流变响应提供理论基础,并对后续的纤维素加工工艺(如涂层、纺丝)提供技术指导。

壳聚糖微纳米纤维复合抗菌空气滤材的制备及其性能

陈锦苗, 李纪伟, 陈萌, 宁新, 崔爱华, 王娜

纺织学报. 2024, (05): 19-26. doi:10.13475/j.fzxb.20221003701

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为制备一种绿色环保的抗菌空气过滤材料,在壳聚糖水刺非织造布(CS)的表面静电纺丝一层壳聚糖/聚氧化乙烯(CHI/PEO)纳米纤维膜,得到壳聚糖微纳米纤维复合空气滤材(CHI/PEO-CS)。对制备的CHI/PEO-CS复合膜的微观形貌、力学性能、孔径分布、透气性、过滤性能以及抗菌性能进行了系统研究。结果表明:CHI/PEO纤维直径随着PEO质量分数的增加而增大,当PEO质量分数为0.45%时,CHI/PEO纤维的成纤率最好,对应的纳米纤维直径为146 nm;CHI/PEO-CS对300 nm NaCl气溶胶颗粒的过滤效率可达99.56%,对应压降为63 Pa;当壳聚糖水刺布表面静电纺纳米纤维膜后,CHI/PEO-CS在改善其过滤性能的基础上依旧保持原水刺布较高的强力,且具有较好的透气性能(246.2 mm/s);此外,CHI/PEO-CS对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的拦截率分别为99.97%和99.88%,显著高于纯CS水刺布。

聚丙烯腈/二硫化钼复合薄膜的挠曲电效应分析及其应用

栗志坤, 于影, 左雨欣, 史豪秦, 金玉珍, 陈洪立

纺织学报. 2024, (05): 27-34. doi:10.13475/j.fzxb.20221104901

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复合薄膜中挠曲电材料的质量分数对薄膜的挠曲电效应影响显著,为探究聚丙烯腈(PAN)/MoS₂复合薄膜中MoS₂质量分数对其挠曲电压及挠曲电系数的影响规律,采用静电纺丝方法制备PAN/MoS₂复合薄膜,借助扫描电子显微镜和X射线衍射仪对复合薄膜的结构、形貌、元素组成等进行表征,基于悬臂梁方法测试不同MoS₂质量分数对PAN/MoS₂复合薄膜挠曲电效应的影响,通过间歇式挠曲电效应测试检测复合薄膜的稳定性。结果表明:挠曲电压和挠曲电系数随着MoS₂质量分数的增大而提高,且在MoS₂质量分数为50%时挠曲电压和挠曲电系数达到最优,分别为0.8 V和1.96 nC/m;该薄膜的挠曲电效应稳定性优异,串联多个PAN/MoS₂复合薄膜可获得较高的挠曲电压,且电压衰减极弱,可广泛适用于微小型可穿戴电子设备。

包载型聚丙烯腈/SiO₂气凝胶复合纳米纤维制备及其隔热性能

王新庆, 季东圣, 李舒畅, 杨晨, 张宗宇, 刘实诚, 王航, 田明伟

纺织学报. 2024, (05): 35-42. doi:10.13475/j.fzxb.20221105701

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针对传统气凝胶纤维后处理操作复杂、加工不稳定等问题,且为有效集成纳米气凝胶与纳米纤维功能和结构优势,本文围绕新型气凝胶复合纳米纤维成形与结构调控的关键难题,利用溶液喷射同轴纺丝技术将聚丙烯腈(PAN)与SiO₂气凝胶通过一步法制备PAN/SiO₂气凝胶复合纳米纤维,研究了复合纳米纤维中SiO₂气凝胶质量浓度对纤维形态结构、稳定性、孔径分布、隔热性能的影响。结果表明:所制备的PAN/SiO₂气凝胶复合纳米纤维形态结构上呈三维卷曲状,SiO₂气凝胶的引入使纤维表面形成多孔褶皱型结构,且纤维表面的微孔、介孔含量随SiO₂气凝胶质量浓度的增加逐渐增多;该气凝胶复合纳米纤维具有优异的隔热性能,当SiO₂气凝胶质量浓度为6 mg/mL时,PAN/SiO₂气凝胶复合纳米纤维在40 ℃的导热系数低至0.037 38 W/(m·K),未来在服用保暖、工业隔热、军用热红外屏蔽等方面具有广阔的应用前景。

全纤维电容式传感器的结构设计及其性能

陈莹, 沈娜弟, 张露

纺织学报. 2024, (05): 43-50. doi:10.13475/j.fzxb.20221002501

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由于受柔性电容式传感器介电层弹性模量的限制,目前电容器的性能如灵敏度等难以达到应用要求,为提高传感器的传感性能,以聚吡咯复合蚕丝织物作为织物电极,羊毛纤维集合体作为介电层构建全纤维的电容式压力传感器,对电极的织物结构和纤维集合体高度进行优化分析;对传感器的电学及传感性能进行测试,并进行了应用探索。结果表明:面密度为69 g/m²素绉缎聚吡咯复合织物方阻最小,为42 Ω/□;纤维电容器以素绉缎聚吡咯复合织物作为电极,羊毛纤维集合体为介电层,且高度为1.4 cm时传感性能最优,在频率为10 kHz、电容最高为66 pF、压力为0~5 N范围内灵敏度最高为1.08 N^-1。该电容式传感器具有良好的稳定性,有望应用于肢体运动监测与公共场合安全监测中。

单面纬编织物变化孔隙率结构设计与透气导湿性能评价

方雪明, 董智佳, 丛洪莲, 丁玉琴

纺织学报. 2024, (05): 51-59. doi:10.13475/j.fzxb.20221202501

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为优化夏季用轻薄但效应单一的平针结构针织物的热湿调节功能,采用不同粗细的涤纶与氨纶搭配,通过原料细度、织物密度以及孔隙率调节,设计开发9种变化孔隙的单面纬编结构织物。研究原料、织物结构和孔隙对织物透气、吸湿等热湿舒适性能的影响。结果表明,孔隙特征与织物透气导湿性能呈现明显关联。织物体积质量在200~400 kg/m³之间,体积质量越小,透气率越高。在机型原料相同的情况下,局部使用细纱会使织物表面孔隙占比上升,织物组织结构影响平均孔径,孔径最大可以达到105 μm。在织物组织结构相同的情况下,织物平均孔径与单向水分传递指数和透湿率均呈现正相关;织物水分蒸发速率与织物体积质量和表面孔隙率也呈现正相关性。模糊综合评价的结果表明,对于单面添纱织物来说,添加氨纶虽然能增强单向导湿性能,但氨纶收缩织物孔隙,增加厚重,使透气效果降低,故在原料不含氨纶且织物表面孔隙率较高的情况下,织物的透气导湿性能最优。

基于轻量化卷积神经网络的纬编针织物组织结构分类

胡旭东, 汤炜, 曾志发, 汝欣, 彭来湖, 李建强, 王博平

纺织学报. 2024, (05): 60-69. doi:10.13475/j.fzxb.20220902201

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为解决纬编针织物组织结构自动分类时现有方法计算量偏大的问题,基于轻量化卷积神经网络,提出了一种改进的纬编针织物组织结构分类方法。采集纬编针织物组织双面的图像,以准确判断其结构类型。在特征提取步骤中,引入了注意力机制模块,修正各个层次特征在通道域和空间域的权重。构建的双分支网络架构能并行提取织物双面的特征信息。在分类阶段,采用了串行策略来融合高维特征向量,以确定纬编针织物组织所属类别。使用准确率、宏精确率、宏召回率以及宏F₁评估模型的性能,并统计了参数量和计算复杂度衡量模型的资源消耗。实验结果显示,对于纬编针织物特殊的结构特点,双分支网络架构具有很好的适应性。改进后的模型增强了不同组织间的特征区分度,在受到角度旋转、尺度改变、光照条件变化等干扰下,本文方法的分类准确率可达99.51%,且保持了较小的资源消耗。

基于变截面复丝模型的机织物模拟

徐辉, 朱昊, 潘苏情, 史红艳, 应迪

纺织学报. 2024, (05): 70-78. doi:10.13475/j.fzxb.20230204201

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为解决机织物模拟时因纱线截面不变而导致纱线互相渗透、模拟效果失真等问题,提出一种变截面复丝模型作为机织物模拟时经纬纱的模型。从空间圆参数方程中受到启发,建立空间椭圆参数方程作为纱线的截面模型;提出一种椭圆等分算法,通过等分弧长的方式建立了复丝模型。从受力分析的角度分析纱线中心线上不同位置截面的受挤压程度,建立了平纹及非平纹组织的交织模型,并以压扁系数表示不同截面的压扁状态。研究结果表明:变截面椭圆与复丝相结合构成的经纬纱模型模拟效果逼真;交织模型在减少纱线渗透的同时,也更符合实际情况;模拟的机织物表层纹理清晰,达到了预期效果。

汽车座椅用织物的复合工艺及其性能

何芳, 郭嫣, 韩朝旭, 刘铭燊, 杨瑞瑞

纺织学报. 2024, (05): 79-84. doi:10.13475/j.fzxb.20220708001

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为降低汽车座椅用织物的制备成本,表层织物利用双层小提花组织设计,采用一定比例的阻燃涤纶与普通涤纶进行交织,兼顾装饰、阻燃、耐磨等性能;中间层使用不同结构的经编间隔织物(WKSF)替代海绵,提高透气性、环保性及缓压性能;里层织物采用涤纶针织物。采用热塑性聚氨酯(TPU)热熔胶网膜黏合剂将3层织物复合层压,研究复合工艺中温度、时间、施胶量等参数对复合材料性能的影响。结果表明:优化复合工艺的温度为120 ℃、时间为100 s、施胶量为50 g/m²;当间隔织物网眼数为45个/(25 cm²),厚度为7.12 mm,间隔丝密度为39.71根/cm²时,中间层织物对复合材料的剥离强力、透气性等性能最佳。通过该复合工艺设计的汽车座椅面料可将阻燃、透气、装饰、绿色环保等功能集于一体,从而适应高档汽车座椅用纺织品的需要。

基于二维高斯核密度估计的有色纤维颜色特征提取方法

裘柯槟, 陈维国, 张志强, 黄为忠

纺织学报. 2024, (05): 85-93. doi:10.13475/j.fzxb.20221100901

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为提高基于显微高光谱成像的有色纤维颜色测量的准确性和可重复性,研究了一种基于二维高斯核密度估计的有色纤维颜色特征提取方法。首先通过显微高光谱成像测色系统采集有色纤维的高光谱图像,选择400~700 nm、波段间隔为10 nm的光谱反射率,将其转换为色度值CIE L^*a^*b^*,计算纤维区域中的颜色均值与每个像元颜色的色差ΔE₀₀,建立色差ΔE₀₀与L^*相关联的二维数据;再基于二维高斯核密度估计方法计算像元的密度值,并确立了有色纤维的密度截断阈值估计方法,用于截断舍弃低密度的离散异常像元;最后根据像元的密度值计算加权光谱反射率并转换为相应的色度值。选取有色羊毛纤维进行实证分析,结果表明:影响颜色测量结果准确性和可重复性的离散异常像元主要存在于二维空间密度分布中的“尾部”区域,离散异常像元越多,“尾部”越长,对测量结果影响越严重;相比均值法和明度加权法,本文通过截断舍弃离散异常像元以减小其对测色结果影响的方式,提高了有色羊毛纤维颜色测量的准确性,且测量结果的可重复性最优,在有色羊毛纤维的染配色和混配色预测模型研究中具有实际应用价值。

基于背景拼接与纹理模板的全自动迷彩图案设计

詹宇婷, 梅琛楠, 王焰, 肖红, 钟跃崎

纺织学报. 2024, (05): 94-101. doi:10.13475/j.fzxb.20230201501

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为提高迷彩伪装图案的设计效率和环境适应性,利用背景拼接与纹理模板融合进行迷彩伪装图案的全自动化设计。通过将输入的若干背景图像自动组合为单张拼接图像,采用均值聚类法提取出背景拼接图像的主色;提出4种迷彩纹理模板自动设计方法(多圆形随机分布法、WGN傅里叶频谱法、肌理图像生成法及分层云彩法),再对所得迷彩纹理模板进行色彩聚类与色彩替换,得到最终的迷彩伪装图案。为验证设计的有效性,针对丛林虚拟场景自动生成了4种伪装图案,并进行了伪装效果的主观和客观评价。结果表明,上述方法仅需17.0~71.0 s即可完成针对目标背景的迷彩图案设计,且最优方案为基于多圆形随机分布法纹理模板的迷彩图案;本文方法相对于普通迷彩伪装,其主观评价搜索时间增加了8.1%,基于Positioning and Focus Network(PF-Net)模型的客观评价发现概率降低了45%。

两性纤维素多孔凝胶球的制备及其动态吸附性能

郑康, 龚文丽, 鲍杰, 刘琳

纺织学报. 2024, (05): 102-112. doi:10.13475/j.fzxb.20230402301

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用于废水处理的多孔凝胶球存在制备工艺繁琐,吸附种类单一,吸附效率低等不足;为提高多孔凝胶球的性能,采用滴入相分离、酯化反应引入羧基及希夫碱反应引入氨基的化学改性方法,制备得到兼具高孔隙率、高力学性能和羧基/氨基活性基团的两性纤维素多孔凝胶球(ACM),并构建动态吸附柱装置以探究不同条件下ACM对染料的动态吸附性能。结果表明:通过降低染料初始质量浓度,增加填料高度和减慢进液流速的方式可有效提高吸附柱的动态吸附效率;0.8 g的ACM可处理7.5 L含染料的废水;对ACM的动态吸附过程进行动态模型拟合,其与Thomas和Yoon-Nelson模型的拟合程度高,表明吸附是均匀表面的单分子层吸附,动态吸附过程中存在2个或多个速率控制步骤,内部扩散和外部扩散均不是吸附过程中的限速步骤。基于ACM优异的分级孔结构、丰富的活性位点和低传质阻力等优势,认为ACM展现出良好的动态吸附性能,在印染废水处理方面有较大应用潜力。

碘释放抗菌涂层棉织物的制备及其在伤口修复中的应用

韩华, 胡安然, 孙艺文, 丁作伟, 李伟, 张彩云, 郭增革

纺织学报. 2024, (05): 113-120. doi:10.13475/j.fzxb.20230500801

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为使医用棉基敷料在伤口管理中能同时对伤口进行安全有效的消毒处理,以增强棉基敷料在医用领域的使用价值,采用羧甲基纤维素钠(CMC)/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)混合聚合物溶液对棉织物进行浸泡处理,借助CMC的成膜性促使聚合物涂层在棉织物表面快速形成,之后经吸附溶胀碘化钾后使用过氧化氢溶液处理,获得了一种稳固碘释放抗菌棉织物。测试了不同整理条件下抗菌棉织物对水分子和碘离子的吸附效果,分析了其抗菌性能和生物相容性,并对其用于伤口愈合的效果进行了研究。结果表明:所制备棉织物能够增强对I₂的络合能力,利于I₂缓释从而增加使用时效;伤口愈合实验证实涂层棉织物络合I₂后,可有效杀死伤口处的细菌加速伤口愈合;体外抗菌实验证实涂层棉织物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的杀灭效果高达99%,而细胞毒性实验显示整理后棉织物对细胞组织几乎无毒副作用,细胞存活率均在90%以上。这种简单而有效的制备策略对于制造用于临床伤口消毒及治疗的功能性纱布等医用纺织品具有巨大的开发潜力。

非线性阳离子聚氨酯改性有机硅柔软剂的制备及其应用性能

权衡, 钱赛龙, 刘诗楠, 邹春梅, 倪丽杰

纺织学报. 2024, (05): 121-128. doi:10.13475/j.fzxb.20230507701

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针对聚硅氧烷与聚氨酯分子极性差异较大、二者的复配物在焙烘过程中易发生微相分离导致纺织品的亲水性和手感均差的问题,以三乙醇胺、羟烃基硅油、聚乙二醇2000、异佛尔酮二异氰酸酯为原料,设计合成了非线性阳离子型聚氨酯改性有机硅柔软剂。对合成产物进行表征,并将其用于棉织物和锦纶/氨纶织物的柔软整理。分析了整理后织物的形貌、元素分布、折皱回复角、亲水性和综合手感。结果表明:氨基硅油(AS)与支化型阳离子聚氨酯改性有机硅柔软剂(BS)复配物的最大质量损失速率温度由AS的334 ℃提升至397 ℃,且该复配物整理后的锦纶/氨纶织物表面硅元素的质量分数由1.4%降低至0.8%;经支化结构阳离子聚氨酯改性有机硅柔软剂(BS)整理后,棉织物的折皱回复角为190.0°、锦纶/氨纶织物的亲水时间为20.1 s;BS与AS复合后整理织物,棉织物的折皱回复角为129.1°,锦纶/氨纶织物的亲水时间为48.6 s。与用氨基硅油整理相比,经非线性阳离子聚氨酯改性有机硅柔软剂与氨基硅油的复配物整理,锦纶/氨纶织物的亲水性、弹性、平滑度、蓬松感和暖感都有明显提升,其在高级时尚服装面料和运动服装面料领域均有较好的应用前景。

聚氮异丙基丙烯酰胺抗菌水凝胶复合棉织物的制备及其性能

薛宝霞, 杨色, 张春艳, 刘晶, 刘勇, 程伟, 张利, 牛梅

纺织学报. 2024, (05): 129-137. doi:10.13475/j.fzxb.20230102501

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为扩大含银抗菌水凝胶的应用和实现缓释抗菌,采用水凝胶复合织物的构建策略,将化学交联与紫外光引发相结合,通过聚氮异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)/载银氧化石墨烯(GO-Ag)抗菌水凝胶复合棉织物,形成新型水凝胶复合织物一体化敷料,并探讨不同层数棉织物复合水凝胶对敷料结构与抗菌性能、拉伸性能以及生物安全性等的影响。结果表明:PNIPAM/GO-Ag抗菌水凝胶与3层棉织物构筑的一体化敷料的综合性能优异;在湿态下,一体化敷料比单一棉织物的断裂强力提升73.7%,达到370 N;敷料的体外细胞毒性呈0级,溶血率小于5%,显示出良好的生物安全性;其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率均达到98%以上,在24 h内具有缓慢释放银离子的效果;抗菌作用主要通过持续释放银离子、诱导细菌产生活性氧造成其氧化损伤等多种作用,从而破坏细菌细胞结构。

基于熔喷非织造材料的温度传感器制备及其传感性能

王楠, 孙辉, 于斌, 许磊, 朱祥祥

纺织学报. 2024, (05): 138-146. doi:10.13475/j.fzxb.20220603201

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为结合织物的柔软性、舒适度和耐磨性制备低成本、高性能的可穿戴温度传感器,以超声波处理工艺将不同浓度比的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)和碳纳米管(CNTs)共同负载在聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)熔喷非织造材料表面,制备了PEDOT:PSS/CNTs/PBT熔喷非织造材料的温度传感器。借助扫描电子显微镜、X 射线衍射仪和傅里叶变换红外光谱仪对温度传感器的微观形貌、化学结构进行表征与分析,并对其热稳定性能、传感性能和力学性能进行测试与研究。结果表明,所制备的温度传感器在25~80 ℃范围内,灵敏度可达-0.71%/℃,响应时间较快(18 s),线性度较好(R²=0.99),迟滞度低至4.98%,具有良好的重复使用性及长期稳定性,并且在37~38 ℃的温度范围内感应精度可达0.1 ℃。所制备的温度传感器能够对环境温度和人体表面温度进行实时稳定监测,具有广阔的应用前景。

上躯干皮肤温度冷热变化与热量调节区划分

丁小蝶, 唐虹, 高强, 张成蛟

纺织学报. 2024, (05): 147-154. doi:10.13475/j.fzxb.20230600901

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针对制冷与加热一体式服装中冷热调节区域设计问题,以皮肤温度为依据,探究人体受冷热环境影响上躯干各部位的冷热需求程度。分别测量冷与热2种环境下,青年男子在静坐、站立、步行、快走4种运动状态中上躯干不同区域的皮肤温度,分析各部位皮肤温度变化来判断人体局部区域的冷热情况,对皮肤温度变化值采用聚类分析来进行冷热调节区域的划分。结果表明:在冷环境下,人体上躯干皮肤温度在任一状态下侧胸、后肩温度均较低,且在静坐、站立阶段中明显低于人体平均皮肤温度;热环境下,任一状态下前肩、后肩温度均较高,前肩、后肩、中背明显高于人体平均皮肤温度,故侧胸、前肩及后肩等部位的冷热需求是功能服装设计的重点。

基于上下文提取与注意力融合的遮挡服装图像分割

顾梅花, 花玮, 董晓晓, 张晓丹

纺织学报. 2024, (05): 155-164. doi:10.13475/j.fzxb.20230502601

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针对遮挡服装图像分割准确率低的问题,提出一种融合上下文提取与注意力机制的遮挡服装图像实例分割方法。以Mask R-CNN为基础网络,首先采用上下文提取模块优化ResNet的输出特征,通过融合不同速率的多路径特征从多个感受野中捕获图像的上下文信息,强化遮挡服装特征表示的识别及提取能力;然后引入通道注意力机制与空间注意力机制的残差连接,自适应地专注于捕捉遮挡服装图像的空间和通道维度上的语义相互依赖关系,降低上下文提取模块在处理特征图时因冗余的上下文关系扩大造成误定位与误识别的概率;最后,采用目标检测损失函数CIoU计算原理作为非极大值抑制的评判标准,关注预测框和真实框的重叠与非重叠区域,最大程度地选择遮挡服装的最优目标框,使预测框更加贴近真实框。结果表明,与其它方法相比,改进方法显著改善了不同遮挡程度服装图像的误分割现象,能提取出更精确的服装实例,其对遮挡服装图像的平均分割精度比原模型提升了4.4%。

印花面料的边缘轮廓快速提取方法

文嘉琪, 李新荣, 冯文倩, 李瀚森

纺织学报. 2024, (05): 165-173. doi:10.13475/j.fzxb.20230505901

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工业协作型缝纫机器人代替操作工自动完成缝合是未来发展的必然趋势,但当前的工业协作型缝纫机器人难以快速精准地定位面料边缘轮廓信息,影响缝纫效率与缝纫质量。针对印花面料提出线下使用深度学习建立面料检测模型,线上调用面料检测模型分割面料与背景并结合传统轮廓检测算法快速准确提取面料边缘轮廓的方法。首先,建立面料图像数据集,并通过卷积拆分和融合损失函数对VGG-UNet模型进行优化,将面料数据集输入至优化的VGG-UNet模型进行训练学习并构建最优面料检测模型;其次,利用最优面料检测模型分割面料与背景;然后,采用数学形态学算法对分割后的面料图像进行自适应开运算去除面料边缘的毛边;最后,利用Canny算子对去除毛边后的面料图像进行轮廓提取。实验结果表明,本文方法可较好去除面料毛边并快速精准提取印花面料的边缘轮廓,所提取的轮廓与面料边缘轮廓高度拟合,轮廓提取精度高于99%,轮廓提取时间仅需0.216 s。本文研究可为后续机器人的轨迹规划提供快速准确的坐标信息,提高缝合质量和效率,推进无人化、自动化缝合生产线的实现。

基于计算机视觉与Canny算法的服装纸样轮廓提取

庹武, 杜聪, 陈谦, 吴超, 魏新桥, 张欣汝, 刘思雨

纺织学报. 2024, (05): 174-182. doi:10.13475/j.fzxb.20230502901

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为提高服装二维纸样轮廓信息采集转换的准确性及方便性,设计了一种基于计算机视觉的服装纸样轮廓提取方法。将手机相机作为图像采集设备,采用相机标定的方法进行图像畸变矫正,对图像灰度化处理后进行伽马变换。通过改进的Canny算法对纸样图像进行边缘信息的提取,使用自适应双边滤波保边去噪;在原Sobel算子上增加了45°和135°方向的梯度模板计算梯度;采用自适应双阈值确定边缘;融合形态学算法处理轮廓;最后按需进行轮廓骨架提取。结果表明:本文方法适用于二维纸样的轮廓提取,其提取误差在0.15~1.50 cm之间,可实现单独对服装纸样的外轮廓、内轮廓及内外轮廓图的提取,完成轮廓的无差别提取,减少后期人工对轮廓图的编辑,提高二维纸样数字化录入效率。

基于机器学习的服装生产线员工效率预测

鞠宇, 王朝晖, 李博一, 叶勤文

纺织学报. 2024, (05): 183-192. doi:10.13475/j.fzxb.20230601001

摘要 ( 121 )

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在服装生产线中,管理者通常凭借直觉和经验进行工人调度和工序编排,缺少基于历史生产相关数据的分析,难以进行产前预判。为此,充分利用历史生产数据,使用机器学习技术科学地预判工人产前效率,以提高生产线的平衡率。首先,收集了某工厂13个订单的526个生产数据并通过分位数划分法对效率进行等级划分。其次,基于生产数据的特征,在员工生产效率预测任务中选择了随机森林集成学习模型,并与其它8个模型进行了综合比较。最后,通过递归式特征消除法,从15个初始特征中筛选出实现模型最大预测性能的最优特征组以优化模型。优化后结果显示,随机森林模型展现出优异的预测性能,在回归任务中,验证集R²值为0.836,而均方根误差值为0.116;在分类任务中,其验证集平衡F分数值为0.823。研究结果表明,使用随机森林模型可以实现产前工人效率的有效预测,预测结果可避免管理者在调度时做出错误决策,同时为生产线的优化和柔性调度提供参考。

基于机器视觉的玻璃纤维合股纱缺陷检测系统设计

杨金鹏, 景军锋, 李吉国, 王渊博

纺织学报. 2024, (05): 193-201. doi:10.13475/j.fzxb.20230102201

摘要 ( 110 )

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为解决玻璃纤维合股纱制造过程中人工检测效率低和漏检率高的问题,提出一种基于机器视觉的合股纱缺陷检测方法。本文方法结合了传统算法和深度学习算法,使用传统算法对图像进行阈值分割、开运算和轮廓提取来进行预处理,然后通过计算轮廓的矩形度和高度是否在正常范围内,对图像做初步判断;采用YOLOv5深度学习算法,并使用TensorRT框架优化加速,对图像进行二次判断和缺陷定位。以合股纱缺陷检测方法为核心设计了合股纱缺陷检测系统,以Jetson Nano B01作为硬件平台,使用工业相机实时采集合股纱图像,并用继电器控制络纱机和报警灯电路的通断;软件部分包含参数设置和日志查看功能,便于在实际生产过程中调整图像清晰度以及管理检测日志。实验结果表明,本文系统的检测准确率为99.07%,相机采集和检测处理的速度满足实时检测的需求,能够有效地提高检测效率,实现合股纱缺陷的自动化检测。

磁悬浮织针驱动方法和控制技术

熊涛, 李成缘, 桂顺, 王意, 张成俊, 左小艳

纺织学报. 2024, (05): 202-208. doi:10.13475/j.fzxb.20221005901

摘要 ( 79 )

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为完善磁悬浮针织横机的工艺流程,实现花型设计图案到织针编织动作的数据转换,首先根据混合磁悬浮针织横机系统的工作原理,设计了步进式磁悬浮织针的驱动方案;然后采用数学矩阵的方法,建立磁悬浮针织横机双色单面提花织物的意匠图模型,同时推导出双色单面提花织物的数据转换算法,最后将意匠图设计的花型数据转换成织针编织的驱动数据,并根据步进式磁悬浮织针的驱动方案定义织针编织动作对应的电流信号。在此基础上搭建织针驱动的实验平台进一步验证步进式驱动方案的可行性,并使用仿真软件验证意匠图转换算法的准确性。研究结果表明,步进式织针驱动方案可使织针逐步达到工艺编织高度,满足工艺设计要求;双色单面提花转换算法也能准确将意匠图的花型数据转换成织针驱动的编织数据,通过定义编织动作对应的线圈电流信号使设计的织物花型图案能转换成磁悬浮针织横机驱动的电流信号,达到织针驱动和编织工艺相结合的效果,简化了磁悬浮针织横机编织双色单面提花织物的工艺流程,为磁悬浮针织横机的工艺设计探索出一条可行路线。

面料堆垛非接触式分层吸附工艺模型与系统构建

马梓鸿, 陈慧敏, 丁孟孟, 岳晓丽

纺织学报. 2024, (05): 209-217. doi:10.13475/j.fzxb.20230505401

摘要 ( 66 )

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针对因面料柔软、透气导致面料堆垛难以自动分层抓取、移送的问题,探讨了利用非接触式吸附技术进行面料堆垛分层的可行性。考虑面料悬垂特性、堆垛内气体流动压力损失和层间静电力等因素,构建了伯努利非接触式堆垛分层吸附力理论模型。为验证该模型的有效性和非接触式吸附系统的可靠性,进行了吸附力测试以及面料堆垛分层吸附试验。结果表明,所构建的吸附力理论模型与通用模型的结果偏差为26.17%;模型计算所得吸附力变化趋势与试验结果一致,数值与试验结果相差9.4%;利用模型计算所得工艺参数对面料堆垛进行分层吸附的成功率可达93%,所构建的吸附工艺模型与系统的有效性和可靠性较高。

静电纺壳聚糖基纳米纤维的制备及其在水处理中应用研究进展

冯颖, 于汉哲, 张宏, 李可心, 马标, 董鑫, 张建伟

纺织学报. 2024, (05): 218-227. doi:10.13475/j.fzxb.20221203002

摘要 ( 163 )

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为提高壳聚糖的可纺性,改善壳聚糖基纳米纤维的物理形态和力学性能,对国内外利用静电纺丝技术制备壳聚糖基纳米纤维的相关研究进行了综述。介绍了壳聚糖静电纺丝液的配制要求以及不同纺丝参数对纤维形态的影响;在此基础上,详细综述了壳聚糖化学改性纳米纤维和壳聚糖共混改性纳米纤维的研究进展;最后,对应用壳聚糖基纳米纤维处理废水中重金属离子、染料和其它污染物的研究现状进行总结。研究发现:不同纺丝参数最终均是通过影响射流拉伸的难易程度来改变纤维形态,且通过化学改性和共混改性的方法不仅可提高壳聚糖的可纺性,还可增强壳聚糖基纳米纤维的耐酸性、热稳定性、抗菌性和吸附性;同时指出探寻新的溶剂、共混剂和功能材料以及与选择性分离技术结合来增强对水中污染物的吸附能力是壳聚糖基纳米纤维的未来发展趋势。

智能背景下机器学习在柔性应变传感器中的应用研究进展

卢妍, 洪岩, 方剑

纺织学报. 2024, (05): 228-238. doi:10.13475/j.fzxb.20221105502

摘要 ( 124 )

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为深入研究智能纺织品中柔性应变传感器的发展,探讨了其在检测人体运动轨迹、力学/声学特征以及各类生理指标信息方面的应用,着重阐述了机器学习在提升整个柔性应变传感系统性能方面的作用。通过系统综述最新研究进展,旨在深化对机器学习在基于智能纺织品的柔性应变传感器领域应用的理解。介绍了几种常见柔性应变传感器的原理结构和相关研究,并概述了与柔性应变传感器阵列相结合的先进机器学习算法;系统分析了基于智能纺织品的柔性应变传感器结合机器学习在不同领域中的最新研究,强调了在柔性应变传感器中使用机器学习的益处;最后针对基于智能纺织品的柔性应变传感器结合机器学习的应用所面临的挑战以及如何提升整个传感系统的实用性进行展望,以期能够推动机器学习在柔性智能可穿戴领域的广泛应用,从而进一步推动智能材料与智能纺织品的发展。

软体机器人在服装领域的应用进展

王建萍, 朱妍西, 沈津竹, 张帆, 姚晓凤, 于卓灵

纺织学报. 2024, (05): 239-247. doi:10.13475/j.fzxb.20230500702

摘要 ( 153 )

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软体机器人由可变形材料制成,具有柔顺性高、适应性强等优势,现已成为机器人领域的研究热点,并在加速服装智能化进程中发挥重要作用。为促进软体机器人技术与服装领域的融合发展,根据当前软体机器人的研究进展,聚焦于软体机器人关键技术,总结其在制作材料、制作方法、驱动方式及控制与建模4个方面的研究现状;对软体机器人在纺织面料抓取与转移、上肢辅助及下肢辅助服装上的应用情况进行综述。研究认为:可利用智能软材料和微加工技术实现控制元件微型化;结合织物性能特点提高面料自动抓取与落料精度;可穿戴软体机器人在优化设备技术性能的同时,要对整个人机系统进行持续评估和迭代开发,提高人机交互便捷性,以促进软体机器人行业与服装领域的深度融合。

三维服装虚拟展示技术的研究进展

程碧莲, 蒋高明, 李炳贤

纺织学报. 2024, (05): 248-257. doi:10.13475/j.fzxb.20221106202

摘要 ( 127 )

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为产生逼真而富有动感的服装展示效果,探究虚拟展示技术是一种极具前景的解决方案,为此对国内外三维服装虚拟展示技术的研究进行了回顾。首先系统地概述三维人体建模技术,总结了参数化人体建模和非参数化人体建模的发展现状。其次,以服装建模中的几何建模法、物理建模法和混合建模法3种方法为切入点详细阐述了服装建模的研究历程,分析了国内外学者多年的研究与探索。最后,基于服装虚拟展示技术中的三维着装模拟法和服装动画模拟法介绍了虚拟展示技术从单一的静态模拟发展到具有物理属性的动态仿真的发展过程,论述了三维服装虚拟展示技术中服装着装模拟技术和服装动画模拟技术现有成果的优势和不足,展望了三维服装展示技术未来会朝快速地三维人体建模、高效着装模拟和具有真实感地动画模拟3个方向发展。

沉淀

徐强

纺织学报. 2024, (05): 258-258.

摘要 ( 79 )

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设计说明：台湾省鲁凯族服饰纹样取材广泛,有百步蛇、百合花、陶壶等族群创生类题材,有狩猎、舞蹈的生活场景类题材,地域特色浓郁,民俗文化丰富。运用鲁凯族服饰元素进行创新设计,传承和发扬鲁凯族服饰文化和装饰技法。面料选用毛呢面料和丝绸面料;廓形取自鲁凯族服饰层叠搭配穿着方式;装饰采用鲁凯族传统缀珠技法;色彩选用服饰常用的红色、黄色、绿色。

霍乱时期的爱情

卢悠, 陈彩霞, 李敏

纺织学报. 2024, (05): 259-259.

摘要 ( 129 )

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设计说明：本系列服装以加西亚•马尔克斯的名著《霍乱时期的爱情》为灵感来源。作品通过夸张的服装和裤子外型、曲折环绕的线条、光泽靓丽的面料和鲜明对比的色彩,展示了性格截然不同的两个人,彼此都是人群中耀眼的存在。但就如书中所述,真正的爱情需要历经霍乱、时间、事业、三观和阶层等诸多考验,只有两情相悦,并且愿意彼此接纳与磨合的两个人,才能彼此借鉴融合,成为你中有我、我中有你的整体,才能如一套服装中的衣服和裤子般相配,不可分割。作品将对爱情的思考和名著读后感融人到设计中,倡导彼此扶持、患难与共和相互磨合的爱情理念。

茶马古道

李倩文, 谭融

纺织学报. 2024, (05): 260-260.

摘要 ( 74 )

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设计说明：茶韵沧桑遥远路,普茶跋涉碧山行。本系列作品设计灵感来源于中国的茶马古道贸易通道,以历史和自然为创作背景,致敬古道文化。浩浩荡荡的商队,游走在峻岭、高原之上,他们架起了中国西南民族经济文化交流的通道,将茶叶运往各地。本设计把具象的古道、马匹、茶等元素提炼简化,面料上采用硬挺耐磨的帆布面料,结合时尚语言诠释古代茶农马帮的农耕及商贸文化,体现自古以来西南各民族共同创造的和合之道。

剪影四时

贾慧萍, 李露

纺织学报. 2024, (05): 261-261.

摘要 ( 57 )

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设计说明：系列服装作品设计灵感来源于中国传统的剪纸艺术,提取具有象征意义的梅兰竹菊剪纸元索,寓意着高洁、谦逊、坚韧和顽强。色彩上选用竹青绿和淡雅的玉色,用色巧妙,搭配和谐,具有美感。采用丝绸面料以体现裙摆的飘逸之美,并通过数码印花工艺将剪纸元素融合在服装之中。中国剪纸文化蕴含着深厚的审美文化内涵,将剪纸元素运用到服装设计中,演绎出新中式服装的艺术魅力。

花间拂清颜

尹东森, 彭梅

纺织学报. 2024, (05): 262-262.

摘要 ( 55 )

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设计说明：本系列作品设计灵感来源于唐崖土司城遗址出土的装饰纹样,并结合中国传统文化中的花卉艺术,用新中式旗袍款式进行创作设计,追求新时代下的东方时尚美学。此设计通过雕花浮雕、复合、包边、滚边、印染等工艺技法,将花卉艺术的灵动与遗址纹样的独特融人到服装之中。配色以黑白为基调,搭配深红色,展现出典雅与时尚的完美结合。在面料上,选用了丝绸面料、复合面料及针织面料等多种材质和结构的面料,精致舒适,美观时尚。此设计是对传统文化的创新发展,同时又展现了对时尚的追求和探索,是对历史的致敬,更是对未来的展望,也是对美好生活的追求。

春晓

陈淑姣, 张峻

纺织学报. 2024, (05): 263-263.

摘要 ( 65 )

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设计说明：“春晓”作品是融合了现代设计理念和传统中式元索的系列新中式服装。通过运用花鸟图案与传统民族图案,结合立体刺绣工艺,将传统文化与现代审美相结合,本系列作品采用了蚕丝、棉、麻和羊绒等天然材质,展现优雅、华丽、时尚与舒适感的完美融合。数字化设计的应用使得服装设计更加快捷和创新,现代设计理念的应用,使得服装更加精细、个性化和富有新意。本系列服装既能展现传统文化的魅力,又符合现代人对时尚与个性化的追求,是兼具艺术性和时尚感的新中式服装,进一步突显了服装的艺术性与个性魅力。

远古的召唤

顾远渊, 方宇希, 梁露潇, 刘欣宇, 江永丽, 王静宜, 曾晓婷, 秦廷桢, 笪乾随

纺织学报. 2024, (05): 264-264.

摘要 ( 85 )

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设计说明：本系列作品是对古老良渚文明的致敬和当代传承。良渚玉器经过五千年的洗礼,色泽温润,纹理交错,代表性的神人兽面纹、神鸟玉雕纹样工整和谐;陶器彩绘质朴有趣,洒脱自然;古环境色彩飘逸高远。本作品以实用的现代职业时装为基础,融合中式服装造型元素,用简洁沈畅的线条打造古朴且典雅的服装风格。本次设计也是将传统文化用于当代创新模式的一次探索实践,五千年前的文明借助服装这一最柔软的方式与人亲近,用美的共情引发兴趣,吸引人们去了解良渚文化。

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