纺织学报

摩擦纳米发电机用皮芯结构纤维的制备及其性能

于梦菲, 高文丽, 任婧, 曹雷涛, 彭若铉, 凌盛杰

纺织学报. 2025, (05): 1-9. doi:10.13475/j.fzxb.20241203701

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针对具有皮芯结构的摩擦纳米发电机用纤维传统制备工艺复杂的难题,采用微流控纺丝技术,以高介电常数聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)为皮层材料,丝素蛋白-1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐(EMImAC)离子液体(SE)溶液为导电芯层材料,一步法制备了单电极聚偏氟乙烯-六氟丙烯-丝素蛋白离子液体(PSE)摩擦纳米发电机用纤维(PSE-TENG纤维)。分别借助扫描电子显微镜、万用材料力学测量仪对PSE-TENG纤维的形貌、结构、力学性能进行了表征。使用疲劳测试机进行运动模拟,采用示波器对PSE-TENG纤维的电输出性能进行信号采集。探讨了纺丝参数对PSE-TENG纤维结构的影响,评估了PSE-TENG纤维的力学性能,并探究了PSE-TENG纤维在不同机械运动条件下的输出性能和长期使用稳定性。研究发现:PSE-TENG纤维具有稳定的皮芯结构,拉伸断裂强度为(3.32±0.19)MPa,拉伸断裂应变为(176.83±27.14)%;在不同频率的机械运动下,PSE-TENG纤维的电压信号峰值与频率呈正相关;在超过2万次接触-分离运动后,PSE-TENG纤维仍可稳定输出信号。所制备的PSE-TENG纤维具有优异的能量转换效率和力学稳定性,能够为可穿戴技术提供稳定且高效的自供能解决方案。

Wi-Fi双频织物天线的构建及其电磁性能

李朵, 谢晓雯, 张迪凡, 吴景霞, 陆凯, 陈培宁

纺织学报. 2025, (05): 10-16. doi:10.13475/j.fzxb.20241204701

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面向智能织物对信号传输功能的实际应用需求,为提高电子织物的天线通信功能,以镀银锦纶为导电辐射单元材料,棉织物为介电基底材料,利用电磁仿真软件设计了微带缝隙织物天线结构,通过刺绣构建了具备Wi-Fi双频通信功能的织物天线。借助矢量网络分析仪和天线测试系统对Wi-Fi双频织物天线的电磁性能进行测试和分析,并进一步测试了织物天线弯曲形变下的性能稳定性及透气舒适性。结果表明:Wi-Fi双频织物天线电磁性能与仿真结果基本吻合,能够覆盖2.4 GHz和5.2 GHz 2个频段;此外,织物天线在弯曲形变下仍能保持有效工作频率基本不变,且透气率达67.74 mm/s,与商用织物相当,验证了Wi-Fi双频织物天线在电子织物通信系统中的应用潜力。

智能发热服装用柔性碳纳米管电加热元件的制备及应用

孙晚红, 张鹏飞, 陈勇, 张林, 潘跃山, 宋飞虎, 刘恩星, 王玉萍

纺织学报. 2025, (05): 17-22. doi:10.13475/j.fzxb.20241204101

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针对传统电加热保暖服装柔韧性、舒适性差等问题,需开发一种用于服装的可加热、轻柔、耐水洗的电加热元件。碳纳米管因轻质、高导电、高红外发射率等特点在柔性电热材料中的应用受到广泛关注。为此,通过真空抽滤法制备湿法碳纳米管导电薄膜,采用涂层法制备了碳纳米管复合皮芯导电纤维,并制成织物,进而将膜和织物分别作为加热元件,将其发热和可穿戴性能与传统的电阻丝加热元件和化学气相沉积法制备的碳纳米管膜对比。结果表明:同功率下碳纳米管导电薄膜升温速率快,高达1.96 ℃/s(电阻丝最低,为0.53 ℃/s),柔性好,比电阻丝高350%;碳纳米管导电织物升温温度最高,达121.54 ℃(电阻丝最低,为56.87 ℃),柔性比电阻丝高150%~335%,相比于其它电加热元件具有透气性(透气率为463 mm/s);碳纳米管系列加热元件均耐水洗,水洗2次后质量变化最大为7.1%,电阻变化最大为3.8%;在发热服装的应用中,碳纳米管导电薄膜和导电织物因其优异功能,可满足智能发热服装的多元化市场要求。

熔融静电纺长丝纱的制备及其在摩擦纳米发电机中的应用

闫静, 王亚倩, 刘晶晶, 李好义, 杨卫民, 康卫民, 庄旭品, 程博闻

纺织学报. 2025, (05): 23-29. doi:10.13475/j.fzxb.20250203901

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针对织物型摩擦纳米发电机(TENG)中纤维直径较大导致其有效工作面积不足、输出性能受限的问题,采用熔融静电纺丝技术制备了聚丙烯(PP)和聚酰胺6(PA6)长丝纱,采用织造工艺构筑织物型TENG,并与商用PP和PA6长丝纱构成的织物型TENG进行对比。通过表征TENG摩擦发电输出性能差异,探究熔融静电纺纱在TENG中的应用优势。结果表明:熔融静电纺丝技术制备的长丝纱具有较小的纤维直径,其中PP纤维的平均直径为3.84 μm,PA6纤维的平均直径为12.25 μm;基于熔融静电纺的TENG输出电压和电流可达到110 V和11.4 μA,分别是商业长丝纱TENG的41倍和95倍;TENG在不同压力和频率条件下表现出较好的电输出性能,且在工作5 000 s后仍保持稳定,经过多次水洗后,TENG的电输出性能未显著衰减。该TENG在50 MΩ负载电阻下的输出功率密度为0.82 W/m²,能够为LED灯、电子表等微型电子设备提供稳定电力,展示其在可穿戴电子设备和自供电系统中的应用潜力。

碳纳米管功能纤维的可控制备与性能调控研究进展

李润, 常梓洋, 张如范

纺织学报. 2025, (05): 30-40. doi:10.13475/j.fzxb.20241202402

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碳纳米管纤维因其优异的物理和化学性能,在纤维传感器、纤维储能器件、柔性电子及显示器件等领域具有广泛的应用潜力。为充分利用和开发单根碳纳米管的本征优异性能,综述了碳纳米管纤维的可控制备和功能化策略。碳纳米管纤维的可控制备技术包括湿法纺丝技术、阵列抽丝技术、以及目前主流应用的浮动催化直接纺丝技术,其功能化策略包括与其它功能材料的复合及多级结构设计;介绍了碳纳米管纤维在传感、储能等领域的应用进展,碳纳米管纤维在物理传感器、化学传感器等领域均得到了研究与应用,在储能领域可作为超级电容器和电化学电池的电极;最后总结了碳纳米管功能纤维领域面临的科学和技术挑战,对其未来的发展方向进行了讨论与展望。

基于接触起电效应的新型机电转化纤维性能提升策略

陈枭, 赵继忠, 董凯

纺织学报. 2025, (05): 41-48. doi:10.13475/j.fzxb.20250104302

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机电转化纤维(MECFs)是一类将新兴的接触或摩擦起电技术与传统的可穿戴纤维或纺织材料相结合,具有突出的自主式供电或自驱动传感功能的新型智能纤维材料。然而,MECFs的大面积制备和规模化应用受到其能量转化效率低和输出功率密度低等性能瓶颈的限制。为充分挖掘MECFs的性能潜力并发挥其在面向人体可穿戴应用中的优势,详细探讨了MECFs的电输出性能提升策略,包括材料选择与改性、结构设计、能量管理与优化;其中,聚合物材料本征性质是主导MECFs机电转化性能的关键因素之一,可以从化学、物理角度进行改性处理;MECFs的多维纤维或织物结构设计能够增加起电材料之间的有效接触面积,从而能够提升界面电荷转移量。同时,为满足人体表面长周期、可持续稳定供能需求,需对纤维进行低功耗、微型化能量管理,将MECFs的高压低流、高阻抗的交流输出形式转变为可穿戴电子设备所需要的稳压稳流、阻抗匹配的直流需求形式。最后,简要总结MECFs在自供能可穿戴传感技术中的应用并展望了其未来发展的趋势。MECFs的研究与应用目前正处于快速发展阶段,未来需结合材料改性、结构优化和能量管理等策略,推动其向高性能可穿戴供能或传感设备迈进。

智能变形纤维/织物材料研究进展

吴梦婕, 夏勇, 张雨凡, 周欣然, 俞建勇, 熊佳庆

纺织学报. 2025, (05): 49-58. doi:10.13475/j.fzxb.20241205002

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变形-感知一体化智能材料具备自适应形变和交互安全性,可实时监测并反馈环境或自身状态信息,在智能装备、工业生产/生活、环境和医用等领域有重要应用。近年来,纤维基智能变形材料研究热度空前,并逐步形成了一体化变形-感知智能材料这个重要方向。为系统展示该领域成果并促进领域进一步发展,首先综述了纤维/织物基驱动器的研究进展,具体阐述了各类刺激响应的驱动变形原理;接着着重介绍了一体化驱动-感知型智能纤维/织物材料的应用,阐述了该类材料发展面临的挑战和可能的解决方案。最后指出:未来应着重深化机制研究、提升材料性能和环境适应性、推动智能变形纤维材料的集成化/智能化/规模化发展。

纤维状水系锌离子电池的研究进展与展望

韩力杰, 刘樊, 张其冲

纺织学报. 2025, (05): 59-69. doi:10.13475/j.fzxb.20241104702

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纤维状锌离子电池(FAZIBs)在推动智能纤维材料及智能可穿戴纺织品的发展中具有重要作用。为推动其在智能可穿戴设备中的高效应用,系统梳理了FAZIBs的基本工作原理、研究现状及未来发展趋势。首先,阐述了FAZIBs的储锌机制,并对FAZIBs的材料选择进行了深入讨论,包括锰基、钒基、普鲁士蓝类似物及有机材料,同时分析了这些材料对电池性能的直接影响;介绍了纤维电极的3种核心制备技术:原位生长技术、表面涂覆技术和湿法纺丝技术。同时,系统性地描述了FAZIBs的3种典型器件结构:平行结构、缠绕结构和同轴结构,并分析了这些结构对电池性能、稳定性和可穿戴性的影响。最后,针对FAZIBs在智能可穿戴设备中的应用挑战及未来发展方向,明确了多功能化、可扩展性和大规模生产等关键问题,并提出了未来的研究重点,包括提升能量密度、延长电池寿命以及增强器件稳定性,以促进FAZIBs在智能可穿戴纺织品领域的广泛应用。

生理电信号监测用导电纤维及其研究进展

张泽祺, 周涛, 周文琪, 范中尧, 杨佳蕾, 陈国印, 潘绍武, 朱美芳

纺织学报. 2025, (05): 70-76. doi:10.13475/j.fzxb.20241204502

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导电纤维具有轻量化、高比表面积、结构可设计性及导电性优异等优点,可用于生理电信号的监测,从而在生物医用领域获得了广泛关注。为此,基于材料科学和制备技术的发展革新,概述了无机导电纤维、有机导电纤维和有机/无机杂化导电纤维在成形方法及理化性质方面的研究进展,总结了体表穿戴、体内服役等场景下导电纤维对心电、脑电、肌电等生理电信号的监测能力及其适用性。并展望了该领域所面临的挑战以及未来发展方向,为高精度信号采集用导电纤维的结构、功能设计及其在医疗领域应用等方面提供一定的参考。

织物锂电池电极与器件构筑研究进展

姜亚龙, 李格格, 薛璐, 程宇, 杨应奎

纺织学报. 2025, (05): 77-88. doi:10.13475/j.fzxb.20250100402

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可穿戴电子设备在医疗健康、运动监测和人机交互等领域具有广阔的应用前景,而长效稳定的能源供给是实现其功能的关键。织物锂电池结合了纺织品的结构多样性、可穿戴性、柔韧性和轻便性与锂电池的高能量密度和长服役寿命等优势,且能够与各类元器件高度集成,因而成为最重要的能源供给装置之一。开发由纤维、纱线和织物制成的高性能锂电池,对于推动高效电子织物的发展具有重要意义。为此,综述了织物锂电池的器件组成与反应机制;基于纺织品基材的特点,深入探讨了织物电极的制造技术、集成方法及其电化学性能;分析了织物电池在柔韧性、伸缩性和可洗性等方面所面临的挑战,并提出了解决方案,同时展望了该领域未来的研究方向和发展趋势。

纤维及织物基电化学传感器与水系电池的研究进展与展望

梁琦敏, 鄢卓君, 李长昕, 刘志锋, 何思斯

纺织学报. 2025, (05): 89-95. doi:10.13475/j.fzxb.20241204902

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为促进可穿戴传感技术与智能织物的融合,提升柔性传感器的穿戴舒适度与安全性,推动医疗保健模式向个性化、主动化和简约化方向发展,围绕纤维及织物基电化学传感器及其供能单元柔性水系电池的结构设计和功能进行了探讨。介绍了纤维基和织物基电化学传感器在监测汗液中离子和分子方面的制备方法与研究进展;以及作为供能单元的基于液态/凝胶态水系电解质的纤维基和织物基柔性电池的研究进展。讨论了当前纤维及织物基电化学传感器与柔性水系电池面临的问题,并对二者的结合进行了展望,旨在为可穿戴智能织物在健康管理领域的应用提供理论和技术参考。

辐射热管理织物及其红外光谱设计的研究进展

俞世雄, 林参天, 祝顺天, 胡鸿霞, 高彦峰, 马儒军

纺织学报. 2025, (05): 96-104. doi:10.13475/j.fzxb.20241200602

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辐射热管理织物可以选择性地调控太阳光谱和中红外光谱的吸收/反射/透射,有助于维持人体热舒适的同时降低主动式制冷和加热的能耗,对节能降碳具有重要意义。为此,概述了辐射热管理织物的光谱设计原则,并从光子角度出发分析了热动态的过程,介绍了基于此的主要辐射热管理织物类型及其最新研究进展。最后,指出辐射热管理织物在面向商业化过程中面临的挑战和问题,讨论了以实际应用为核心的未来发展方向,提出研发具有光谱吸收率/发射率连续可调特性的辐射热管理织物,以及在织物设计过程中应兼顾光谱设计、舒适性和色彩等要求。

消防员个人防护装备用智能纺织品研究进展

刘烨, 王俊胜, 金星

纺织学报. 2025, (05): 105-115. doi:10.13475/j.fzxb.20241204602

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为提升消防员在复杂救援环境中的安全保障和作业效率,综述了智能纺织品在促进个人防护装备功能升级方面的作用。首先概述了应用于消防员个人防护装备的智能纺织品所涉及的关键纤维材料和功能材料;介绍了制备智能纺织品的多种复合成形技术,包括从纤维、纱线和织物多维度进行功能改性和结构优化。其次,从功能器件角度,对智能纺织品在消防员个人防护装备领域的热管理、能量收集与存储、以及传感响应等方面的最新研究进展进行了论述,综合对比了不同器件的结构与性能的关系。最后,从材料开发、性能提升、装备集成和标准评价等方面,对智能纺织品在消防员个人防护装备中的潜在应用前景及其面临的挑战进行了探讨。

丝素/壳聚糖/明胶栓塞微球的制备及其降解性能

李鹏飞, 罗忆心, 张子凡, 陆宁, 陈碧泠, 许建梅

纺织学报. 2025, (05): 116-124. doi:10.13475/j.fzxb.20240700101

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为实现栓塞微球降解行为的可控设计,采用离子凝胶法与乳化交联法联用,利用具有不同降解速度和特性的丝素蛋白(SF)、壳聚糖(CS)、明胶(GEL)材料以不同配比复合制备栓塞微球。经正交试验探究了SF与CS质量比分别为9:1、7:3、5:5时栓塞微球的最优制备工艺条件,并在此基础上利用配方设计中的极端顶点法设计并制备了不同配比的SF/CS/GEL栓塞微球,对栓塞微球的外观形貌、化学组成、热稳定性、降解性能进行了表征。结果表明:在丝素蛋白与壳聚糖不同配比下均可以通过正交试验获得较大尺寸栓塞微球(微球粒径为200~400 μm和550~750 μm)的最优制备工艺条件,制得球形圆整、分散性好的微球;微球中3种材料之间存在氢键、席夫碱等相互作用;获得不同组分配方在3种降解酶体系(蛋白酶ⅩⅣ、溶菌酶或2种酶联用)中的降解率回归方程,拟合优度显著,可实现对不同配方栓塞微球降解性能的预测与设计。

芳纶纳米纤维/MXene同轴纤维电极制备及其性能

孙洁, 郭羽晴, 屈芸, 张利平

纺织学报. 2025, (05): 125-134. doi:10.13475/j.fzxb.20240503701

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为充分利用芳纶纳米纤维(ANFs)的骨架增强作用,进一步提高纤维电极的力学实用性,结合同轴纤维的结构优势,采用ANFs与ANFs/MXene质量比为1:4的ANFs/MXene(AM)共混物分别作为单(核/壳)层材料,通过调整ANFs增强骨架的分布位置及含量设计制备了不同系列的同轴纤维,并对其微观结构、力学性能、电学性能以及电化学性能进行分析。结果表明:对于ANFs为壳层、AM共混物为核层的同轴纤维,样品壳层质量分数为0.7%ANFs、核层为AM共混物时断裂强度和模量分别可达98.57 MPa、5.25 GPa,比ANFs与MXene质量比为1:4时的复合纤维分别提高了99.37%、15.89%;同时,得益于法拉第反应与赝电容反应协同作用,在0.2 A/g的电流密度下,以样品壳层质量分数为0.5%ANFs、核层为AM的共混物比电容最为突出,可达337.41 F/g。对于AM共混物为壳层、ANFs为核层的同轴纤维,样品核层质量分数为1.5%时其力学强度和模量分别为110.98 MPa、5.28 GPa,较ANFs与MXene质量比为1:4时的复合纤维分别提高了124.47%、16.53%;且其呈电池型电极特性,比电容可达120.10 F/g。

纤维素/甲基三甲氧基硅烷气凝胶的制备及其油水分离效能

王薇, 高建南, 裴笑涵, 陆鑫, 孙银银, 吴建兵

纺织学报. 2025, (05): 135-142. doi:10.13475/j.fzxb.20240404401

摘要 ( 163 )

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为解决油脂和颜色物质的水污染问题,以纤维素纳米纤维(CNF)为基材料,低给量的疏水组分甲基三甲氧基硅烷(MTMS)为改性剂,采用冷冻干燥方法成功制备出低成本高性能疏水亲油型纤维素纳米纤维气凝胶(CNF-Xs)。表征了CNF-Xs气凝胶的油水分离性能和力学性能,探讨了MTMS的添加量与气凝胶微观形貌、化学结构、压缩性能、油水分离效能的关系。结果表明:纤维素纳米纤维气凝胶具有微纳米纤维组成的三维网络骨架,并呈现出有序排列的层状结构和多孔胞腔构造,其赋予气凝胶超低密度(0.08 g/cm³)和优越的结构稳定性;在80%的应变下仍可恢复形变,具有良好的压缩性能;对油红染色的正己烷吸收能力达到39.41 g/g,10次循环使用后仍能保持98%的超高过滤效率;此外,MTMS的硅氧烷网络结构赋予CNF-Xs气凝胶优异的疏水性,在低给量的情况 (CNF与MTMS的量比为1:3) 下,CNF-Xs气凝胶的水接触角可达133°。所设计的CNF气凝胶材料在高效吸附油脂的同时又可去除油性颜色物质,优于多数报道的吸附材料,有望实现纺织印染和油污染废水处理绿色清洁生产技术的快速发展。

茜素-聚乳酸/胶原蛋白纳米纤维膜的制备及其氨气检测性能

时晓聪, 陈莉, 杜迅

纺织学报. 2025, (05): 143-150. doi:10.13475/j.fzxb.20240506101

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为探索开发一种用于氨气检测的比色纳米纤维材料,以茜素为检测探针,聚乳酸(PLA)、胶原蛋白(Col)为基材,利用静电纺丝技术制备了茜素-PLA/Col纳米纤维膜。借助紫外-可见分光光度计、扫描电子显微镜、差示扫描量热仪、X射线衍射仪和接触角测量仪等,对探针的颜色变化和纳米纤维膜的微观形貌和化学组成进行表征,并对纳米纤维膜的热稳定性、亲水性、可降解性、氨气检测性能以及可重复性进行了探究,并应用于鱼体新鲜度检测。结果表明:茜素溶液在pH值大于或等于7时具有敏感变色性能;随着氨气浓度增加,纳米纤维膜的颜色由黄色变为粉红色,再变为紫红色,最终变为紫色;纳米纤维膜具有良好的热稳定性、疏水性、可降解性及可重复检测性,其可用于鱼体新鲜度的比色检测。

三纬组合全显结构织物的颜色预测方法

张爱丹, 王倩

纺织学报. 2025, (05): 151-158. doi:10.13475/j.fzxb.20240500601

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针对现有颜色预测方法不适用于三纬组合全显结构织物的问题,提出一种基于彩色织物图像进行颜色线性重构预测模型。将彩色织物图像的颜色分离和图形分层后,分别获得每种经纱、纬纱、经纬交织产生的阴影和反映纱线材质纹理的特征图形;在计算4种特征图形面积率的基础上进行颜色赋值,运用Lab比例加和法构建颜色预测模型,并运用岭回归算法对其进行优化。以三纬组合全显结构设计织造的红、黄、蓝3组渐变色织物的颜色实测值为标准色,比较分析本文所提方法、几何模型法、颜色平均计算法等3种方法的颜色预测值的色差。结果表明:相较于其它2种,本文所提方法的总色差均值分别降低了92.09%和89.35%,证明其具有更优异的颜色预测精准性。

结合频域卷积模块的机织物图像疵点目标检测

顾孟尚, 张宁, 潘如如, 高卫东

纺织学报. 2025, (05): 159-168. doi:10.13475/j.fzxb.20240407501

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为解决深度学习模型在织物图像疵点目标检测过程中存在特征提取效率不高和泛化性不足的问题,提出了一种针对机织物图像的频域卷积(FFC-tex)模块。通过结合二维傅里叶变换与传统卷积的优势,设计了FFC-tex模块,用于局部和全局特征解耦,提升模型整体性能。首先基于傅里叶频域表示特性和织物图像特点设计了FFC-tex模块;然后结合该模块与YOLOv5目标检测模型设计了织物疵点检测方案;最后,通过控制织物和疵点构建了不同的数据集组合,用于充分验证提出模块对于模型性能的提升效果,同时设计了消融实验用于验证模块中组件的有效性。结果表明,提出的频域卷积能够通过在网络浅层提供全局感受野以实现织物图像全局特征和局部特征的解耦,优化特征提取流程,解决了传统卷积在织物图像处理中的局限性,有效提升了网络的泛化能力和鲁棒性。

按压排尿用针织人工膀胱的设计及其力学性能

丁凯, 符芬, 张智翔, 杨语童, 李超婧, 赵帆, 王璐, 王富军

纺织学报. 2025, (05): 169-178. doi:10.13475/j.fzxb.20240604901

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为解决异体植入人工膀胱存在装置复杂、短期并发症、组织工程学要求较高等问题,设计了一种新型的高弹性人工膀胱。利用针织线圈弹性可调、形变灵活的特点,制备高弹性氨纶/聚乙烯人工膀胱和氨纶/聚丙烯人工膀胱,并通过水性聚氨酯覆膜工艺进一步改善人工膀胱的力学性能。对不同人工膀胱进行拉伸、顶破、耐磨等力学性能测试分析,结果表明:覆膜后的氨纶/聚乙烯人工膀胱在100%伸长率拉伸下弹性回复率达到92%,在9 N按压力下,尿液的排尽时间最短为3.2 s,相比于氨纶/聚丙烯人工膀胱和纯聚氨酯人工膀胱具有更好的流量控制和压力响应性,具备了目前商用人工膀胱所不具备的按压排尿性能,这种兼具按压排尿功能的高弹性人工膀胱为膀胱切除后的替代治疗提供了可能的解决方案。

纬编双面羊毛/涤纶交织物的结构与热湿性能评价

朱梦慧, 葛美彤, 董智佳, 丛洪莲, 马丕波

纺织学报. 2025, (05): 179-185. doi:10.13475/j.fzxb.20240406401

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为更好满足人们对贴身穿运动类功能服装的需求,以毛纱及涤纶长丝为原料,在纬编双面大圆机上开发了7款羊毛/涤纶双面针织物,通过改变织物中毛纱含量及线圈高度,使织物表面呈现不同尺寸的凹凸结构。通过透湿、透气、液态水分管理、保温率、蒸发速率、芯吸高度和抗菌试验,对织物进行性能测试与分析。结果表明:毛纱含量对织物的热湿性能影响显著;加入毛纱后可使织物既具有单向导湿功能,又兼具保暖性;调节线圈高度使织物正面呈凹凸效应,可增加实际散湿面积,利于快干;正面短线圈与正面长线圈及反面长线圈的高度比为1:2:4时,织物凹凸程度更明显;地纱线圈与胖花线圈1隔1间隔排列时,织物表面孔隙尺寸更大、分布更均匀,有利于透气。

丝光羊毛的芳伯胺化修饰及其室温重氮偶合染色

朱大全, 崔志华, 高普, 朱杰, 张斌, 朱跃文, 陈维国

纺织学报. 2025, (05): 186-194. doi:10.13475/j.fzxb.20240801401

摘要 ( 160 )

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为实现丝光羊毛的室温快速反应性染色,首先采用靛红酸酐对丝光羊毛进行芳伯胺化修饰;然后在室温条件下利用盐酸和亚硝酸钠体系对修饰后的羊毛进行重氮化处理,制备出重氮化羊毛;最后在弱碱性环境中通过重氮化羊毛与不同偶合组分的室温原位偶合反应,制得偶合显色羊毛织物。通过残液法测定靛红酸酐对丝光羊毛的反应修饰率,探究了重氮化羊毛在湿态和干态条件下的储存稳定性,并测试了偶合显色羊毛织物的耐水洗和耐摩擦色牢度。结果表明:靛红酸酐能够对羊毛蛋白质氨基酸残基上的氨基、亚氨基、羟基和巯基等基团实现芳伯胺化修饰;芳伯胺化羊毛在室温下与亚硝酸能够进行重氮化反应,使之具有高亲电活性,获得的重氮化羊毛在干态条件下表现出良好的稳定性;采用γ酸、H酸和对磺酸吡唑酮分别在室温条件下与重氮化羊毛快速偶合显色,染色丝光羊毛织物表现出优异的耐湿处理色牢度。

耐热仿生结构色织物的制备及其性能

魏志强, 刘新华

纺织学报. 2025, (05): 195-201. doi:10.13475/j.fzxb.20240502001

摘要 ( 121 )

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针对有机纳米微球结构色耐热稳定性差的问题,采用乳液聚合法以苯乙烯(St)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和二乙烯基苯(DVB)为主要原料合成了交联型聚(苯乙烯-二乙烯基苯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(P (St-DVB-GMA))纳米微球,并采用雾化沉积法在涤纶织物上构建结构色。对P(St-DVB-GMA)纳米微球的化学结构进行表征,探讨非离子与阴离子表面活性剂的不同质量比对P (St-DVB-GMA)纳米微球粒径及结构色的影响,并测定结构色的耐热稳定性、耐水洗色牢度和耐摩擦色牢度。结果表明:成功合成了245、332和398 nm 这3种不同粒径的P (St-DVB-GMA)纳米微球,采用雾化沉积法可在涤纶织物上形成蓝色、紫色和绿色3种结构色;且结构色在200 ℃下处理仍保持鲜艳的颜色,其耐热稳定性得到显著提高;同时结构色织物具有一定的耐水洗色牢度和耐摩擦色牢度。

聚苯乙烯/还原氧化石墨烯微球传感电热织物的自组装法制备

张金芹, 李晶, 肖明, 毕曙光, 冉建华

纺织学报. 2025, (05): 202-213. doi:10.13475/j.fzxb.20240601801

摘要 ( 105 )

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织物作为柔性传感器的基底因其可穿戴性和舒适性好而备受关注,但其存在灵敏度低、应变范围窄的问题。针对这个问题,采用层层静电自组装法,利用阳离子改性剂对聚苯乙烯(PS)微球进行表面改性,负载带负电荷的氧化石墨烯(GO),制备了聚苯乙烯/还原氧化石墨烯(PS/rGO)微球复合织物。通过优化PS微球和rGO纳米片的二元结构,显著提高复合织物的应变传感和电热性能。采用线性伏安循环曲线和热成像技术对复合织物的电学性能和电热性能进行测试,同时借助数码精密万用表评估其传感性能。结果表明:该PS/rGO微球复合织物在0%~90%应变范围内的灵敏度高达10.44,且在不同应变、拉伸速度和百次循环测试中相对电阻变化率稳定,展现优异的传感循环稳定性;此外,该织物在20 V电压下87 s内能从19 ℃升温至64.2 ℃,显示出优异的电热性能,这些特性使得该复合织物在人体运动监测、热敷治疗和人机交互等领域具有广泛的应用潜力。

基于网格模型的全成形裙装三维仿真

顾文敏, 蒋高明, 刘海桑, 李炳贤

纺织学报. 2025, (05): 214-221. doi:10.13475/j.fzxb.20240203601

摘要 ( 164 )

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全成形服装作为横编毛衫产品的重要组成部分,市场需求逐渐提升。为降低设计与研发成本,针对横编全成形裙装款式变化、组织结构复杂多样问题,需实现裙装的快速设计和三维仿真。为此,在深入分析裙装款式和组织结构特点的基础上,应用矩阵对花型意匠图、组织结构图和工艺编织图进行数字化表达,并以色码为桥梁建立展开关系,实现裙装样板文件与上机编织文件之间的信息转换以及交互性设计。再建立线圈几何模型与网格模型,完成版片边界及内部线圈网格的组合,并利用二维与三维OBJ模型间的索引关系,确定各类型值点的空间坐标位置。最终借助WebGL技术与三维样条曲线,在CAD系统实现了横编全成形裙装设计以及具备针织线圈结构的三维仿真功能,对横编全成形裙装的设计与开发具有指导意义。

三维个性化针织服装的针法建模

李际军, 刘泽华

纺织学报. 2025, (05): 222-226. doi:10.13475/j.fzxb.20240304001

摘要 ( 114 )

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针织针法多样性是针织服装的特色之一,利用三维仿真的方法拓展并模拟各种针法可以显著提升针织衣物设计效率。针法的三维仿真主要包含三维建模和实时渲染2个阶段。建模阶段提出了一套参数化的针法设计方法,通过改进的非均匀Catmull-Rom曲线金字塔算法生成纱线中心轨迹曲线、扫掠生成纱线的三维模型,拓展了针织织法类型,实现了基于基础针法的复杂针法快速建模;渲染阶段利用环境光遮蔽Phong算法和Kajiya-Kay光照模拟算法分别对纱线模型的主干部分和毛刺部分渲染,获得实时的逼真效果。在此基础上设计实现了用户自定义针法库模块,针法库包括针法类型、织行数与针脚数、针法结点拓扑关系等细节,可为后续各个针法建模组件提供参考。验证结果表明,所提三维模型算法实现了针织衣片针法自由设计、服装三维真实感展示等功能。

基于功能分区的横编防护外套模块化设计

丛洪莲, 方蕾妹, 姜菲, 李慧建, 俞旭良

纺织学报. 2025, (05): 227-235. doi:10.13475/j.fzxb.20241005301

摘要 ( 83 )

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针对现有防护服装存在舒适度欠佳,防护功能单一以及缺乏合理功能分区的问题。基于横编组织的多样性特征,以防护功能为主体,融合人体工学理论,对横编防护服装进行模块化设计研究。首先对功能分区设计方案进行系统性阐述。接着从功能分区原则、功能分区逻辑以及功能分区模板3部分详细阐述构建功能分区模块化设计模型的方法。最后以一款女士横编防护外套为例验证。结果表明:应用功能分区模块化设计方法,得到有8个分区的防护外套功能分区模型,利用横编工艺将人体三维数据转换成二维服装针织工艺,通过衣片热压成形和加/叠针工艺实现不同分区模块的连接,借助数字化展示验证了功能分区模块化设计方法功能性与舒适性的融合,为未来防护服装的开发提供了重要参考。

民族服饰数字化保护与传承关键技术

耿增民, 刘诗宇, 崔牮, 康申奥, 王永进, 刘卫, 宁俊

纺织学报. 2025, (05): 236-242. doi:10.13475/j.fzxb.20240707001

摘要 ( 220 )

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针对目前民族服饰文化遗产保护与传承不足的现状,提出利用数字化技术进行民族服饰保护与传承的方法。首先,采用三维扫描技术对民族服饰进行全方位数字化采集,并以全信息格式存储;其次,运用人工智能辅助的数字修复技术还原服饰细节,同时使用深度学习技术实现民族服饰图像的自动分类;然后,在Marvelous Designer软件中按1:1比例复刻服饰并模拟织物的物理特性;最后,选取馆藏清代蓝缎女袄作为实验对象,在虚幻引擎环境中构建虚拟数字人,通过人机交互方式实现沉浸式展示。实验结果显示:该方法不仅能高效记录和展示民族服饰细节,还可提升公众对民族服饰文化的认知和兴趣。研究结果为民族服饰的数字化保护和创新传承提供了一条全新的技术路径,对其它物质文化遗产的保护与传承亦具有参考价值和借鉴意义。

基于机器视觉的玻璃纤维纱团外观缺陷检测系统设计

李吉国, 景军锋, 程为, 王永波, 刘薇

纺织学报. 2025, (05): 243-251. doi:10.13475/j.fzxb.20240404501

摘要 ( 123 )

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为解决玻璃纤维(简称玻纤)纱团在生产或运输过程中出现缺陷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玻纤纱团外观缺陷检测方法。该方法将传统图像算法和深度学习算法相结合,首先使用传统方法预处理图像,减少玻纤纱团塑料包装的反光对图像质量的影响,利用RGB与HSV色彩空间通道识别玻纤纱团型号标签;其次将疑似缺陷的玻纤纱团图像传入改进的MobileNetV2深度学习模型进行缺陷判定。最后设计了一套完整的玻纤纱团外观缺陷检测软硬件系统,以西门子S7-200 PLC作为硬件控制器,完成玻纤纱团检测过程中的自动传送与分拣,基于模型在线服务(EAS)架构设计了功能齐全的软件系统。研究结果表明,该系统的检测准确率为97%,玻纤纱团品种分类正确率达99%,相机采集和检测处理速度满足工业实际需求,能够有效代替人工并提高质检效率。

基于多工况的铲式落布车车身设计与优化

宋栓军, 尚长伟, 张家豪, 周进良

纺织学报. 2025, (05): 252-261. doi:10.13475/j.fzxb.20240600301

摘要 ( 96 )

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为解决当前落布车车身重、无法适应不同幅宽布辊、工作过程中稳定性差等问题,结合落布过程中的7种工况,基于拓扑优化的方法设计了一款轻量化、高稳定性的铲式落布车。首先对车身基本结构进行了力学分析,得出载荷分配与车轮位置的关系。在此基础上,通过7种工况下的静态结构分析得到影响车身结构的权重比,将各工况的权重比、车身振动特征和模态参数作为车身拓扑优化问题的依据条件,随后对其形状尺寸进行优化,以此获得最优车身结构设计方案。通过仿真实验,对比分析了优化前后落布车的车身刚度、模态等性能。结果表明,考虑多工况的优化方案其车身减重32.5%,各工况下稳定性明显提升。

化学防护服内湿度调节装置的设计与性能评价

杨琪, 周晓钰, 季静, 戴宏钦

纺织学报. 2025, (05): 262-269. doi:10.13475/j.fzxb.20241100901

摘要 ( 146 )

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化学防护服通过隔绝人体与外界环境提供防护,但其特殊的面料结构往往导致作业者在穿着时面临较差的热湿舒适性。针对防化服热湿舒适性较差的问题,基于干湿气体交换原理,设计并开发一种外置式湿度调节装置。采用人体穿着试验开展该湿度调节装置在改善防化服热湿舒适性方面的评价研究,对比分析受试者穿着配备外置式湿度调节装置的试验防化服与对照防化服的衣下空气层温湿度、人体皮肤温度和主观感觉参数,从客观和主观2个方面评价配备该湿度调节装置的防化服在热湿舒适性方面的表现。试验结果表明,配备湿度调节装置的试验防化服能够在不同阶段有效降低衣下空气层相对湿度20%~40%,整体相对湿度能够维持在70%左右。主观评价试验中,穿着试验防化服的受试者反馈其整体湿感觉显著降低。此外,试验防化服对衣下空气层温度及皮肤温度亦具有一定的降低作用,主观评价显示其在调节人体的整体冷热感觉方面表现良好。

鸢雨生烟

支阿玲, 潘智妮, 顾小燕

纺织学报. 2025, (05): 270-270.

摘要 ( 98 )

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作品设计灵感源自宋代诗人笔下细腻温婉的自然景致，意在捕捉雨后初晴，烟雾缭绕，鸢鸟翩跹的静谧与生机。本系列休闲女装设计，旨在融合宋代雅致的审美哲学与现代休闲舒适的穿着体验，通过服饰的语言，展现东方女性独有的温婉与独立。秉承宋代美学的极简与自然，设计中融入宋代瓷器的清雅色泽与文人画中的留白艺术。选取龟背纹作为核心纹样，寓意吉祥长寿，同时，龟背纹的几何形态与自然流动的线条相结合，既体现了宋代图案设计的精巧，又赋予了服装现代感的视觉冲击。服装材质选用棉麻与丝绸，既保留了宋代服装的质朴，又增添了服装的质感。浅绿色象征雨后新生，深棕色映衬出大地的沉稳，两色交织，营造出一种清新而不失沉静的氛围。

蓝染风华

张淳, 任柯, 牛子璇

纺织学报. 2025, (05): 271-271.

摘要 ( 91 )

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本设计作品将中国传统扎染、蜡染工艺与纹样效果设计相结合，实现传统技艺与现代审美的无缝对接。采用象征着沉稳与智慧的靛蓝色，使用扎染手法渲染造型的层次感，同时运用蜡染工艺勾勒纹样细节，确保服装的整体和谐性与独特性。上半身部分，类云纹样的扎染图案呈现出抽象而流动的视觉效果，不仅丰富衣物的表面肌理，也隐喻中国传统文化中“云纹”所蕴含的吉祥寓意。下半身的阔腿设计，结合侗族传统纹样，增添服装的轻盈感和神秘气质，体现对民族文化的尊重与传承。交领款式的设计，巧妙地修饰东方女性优雅的颈部线条。腰间采用独特的绾结手法，固定服装的形态，强调腰线的位置，提升穿着者的身形比例。套装的廓型设计宽大，展现穿着者自信的气场。

桃绣针韵

彭迪, 浦怡艳

纺织学报. 2025, (05): 272-272.

摘要 ( 71 )

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服装作品是以湖南省非物质文化遗产桃源刺绣为灵感进行的中式女装创意设计。图案上提取桃源刺绣典型的瑞兽戏花纹样，将其进行简化、重组，表达吉祥如意、人与自然和谐相处的理念;款式上采用斜襟、立领、盘口元素，打造中式女装风格;工艺上采用桃源刺绣富有特色的长针绣掺针技艺，并结合暗色提花和珠绣手法使设计更加丰富;面料上选用绸缎面料、提花面料和欧根纱面料结合;配色上根据桃源人尚红的色彩喜好，采用红、黑色搭配，灰、白色点缀，整体展现传统刺绣与现代时尚的有机融合。

汉裳入布

吴郑馨, 曹霄洁

纺织学报. 2025, (05): 273-273.

摘要 ( 83 )

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作品设计灵感源于废土题材的科幻电影《沙丘》和传统汉服文化，探索汉服元素融合废土风格的创新设计。色彩以沙漠色系为主色调，采用荚灰、褐花岗岩和低明度低饱和度的沙漠驼，月食蓝作为点缀色，更显华丽基调。面料以中厚型提花面料、薄型缎面及纱质面料为主，薄型针织面料为辅，增加面料层次感和丰富性。工艺上采用喷墨印花、刺绣与不同类型面料结合，使系列服装兼具暗黑末世与精致华丽的设计风格和极具个性的视觉冲击。造型上将汉服元素重构组合，运用层叠、悬垂、包缠等手法将多层布片解构层叠，展现当东方文明置于后世界末日的社会结构中时，呈现出新风貌，使汉服的造型设计兼具历史的厚重感和未来的陌生感。

遗韵华彩

裴琳, 郭雅倩

纺织学报. 2025, (05): 274-274.

摘要 ( 139 )

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本设计作品以河北省四大非物质文化遗产:乐亭地秧歌、武强年画、蔚县剪纸、唐山皮影为灵感，结合生成式人工智能(AIGC)技术，探索传统文化与现代纺织品设计的创新融合。设计过程中通过AIGC生成符合设计理念的风格元素，并不断优化和筛选后，提取具有表现力的图案，对非遗元素进行重构、变形与再创作，使传统图案焕发全新视觉表现力。作品选用高品质蚕丝材质，更好地呈现图案细节与色彩层次，寓意着传承与创新的交融，承载河北非遗的深厚文化底蕴，借助AIGC赋予其新的生命力。

染韵华裳

丁超

纺织学报. 2025, (05): 275-275.

摘要 ( 93 )

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本系列服装作品的主题为“绿色地球”，灵感来源于中国非遗草木染技艺，将其融入中式礼服设计。服装款式采用曲线大廓形，展现优雅气质。色彩选取自然界的花草木色，如淡绿、浅棕等，给人清新质朴之感。面料以棉麻为主，丝绸为辅，既保证舒适度又增添光泽感。纹样通过天然植物手工染色形成，每一片叶子、每一朵花都栩栩如生，彰显自然之美。搭配植物头饰与色调统一的鞋履，整体风格和谐统一。从面料到纹样，从色彩到配饰，均遵循天然环保理念，旨在通过时尚传递对绿色地球的珍视与守护，展现人与自然的和谐共生。

澜颂

徐菲, 沈雪纯

纺织学报. 2025, (05): 276-276.

摘要 ( 115 )

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本系列现代女装设计作品灵感来源于达斡尔族夏季日常服饰文化，融合现代设计语言，展现出独特的文化魅力与时尚感。设计采用经典的达斡尔族色彩搭配，以深蓝、白色为主色调，象征天空与纯净，辅以红色刺绣点缀，传递热情与活力。服装款式上，将传统达斡尔族女装常见长袍、坎肩、长外套造型进行局部夸张变形、加以现代宽松舒适剪裁，衣领处饰以传统达斡尔刺绣，细节精致，凸显手工艺之美。服装面料上，选用天然棉麻与丝绸混纺，既保留了传统服饰的质朴感，又增添了舒适性。装饰上，设计巧妙融入达斡尔族装饰元素，如珠串头饰与流苏耳饰，为整体造型增加灵动与华贵。本作品以服饰为媒介，既是对达斡尔族文化的致敬，也是一次传统与创新的对话，让民族之美焕发新生。

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