柔性可穿戴加热织物的制备与热性能研究
发布时间：2022-01-04 12:58
本课题以制备安全可靠、工艺简单、集发热和控温于一体的柔性加热元件为目标,课题中制备了镀聚吡咯加热织物、热敏电阻铜丝和镀聚吡咯加热织物组合而成的双层柔性加热织物以及镀银纱线针织物三种类型的加热元件,并根据热传导理论进行实验,测试各种加热元件的电热性能。此外,利用镀银纱线及普通纱线编织了针织加热服装和手套,测试其电热性能;并探究模拟其在寒冷环境下保持一定温度时的消耗功率问题。经分析,综合各项测试结果,其结论如下:利用原位聚合法制备了聚吡咯加热织物,并通过添加聚多巴胺涂层改善了其导电织物的稳定性,降低了表面电阻。双层柔性加热织物表现出优异的加热性能和可控性。当负载电压≥4V时,双层柔性加热织物的最高平衡温度可达40℃以上,可以满足电热元件的温度需求。在4.5V的通电电压下,双层柔性加热织物的时间温度曲线在20次循环过程中,最高平衡温度的差值均在3℃以内。将双层柔性加热织物在4.5V通电电压下持续加热1h,发现在整个的持续加热过程中,织物表面平衡温度稳定在狭窄的波动范围内,表明双层柔性加热织物有着良好的稳定性和重复性。最后,将该双层加热织物置于护膝内侧,在4.5V的通电电压下,双层柔性加热织物...
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?（ａ）ＦＰＡＮ布料的制作工艺；（ｂ）通过原位聚合法制作Ｍｎ０２?／?ｒＧＯ?＠?Ｃ样品的过程示??意图；⑷气相聚合法在纺织品上形成ＰＥＤＯＴ涂层的示意图；（ｄ）典型的电化学聚合装置示??意图??
?一?｜?—．．．．．．??Ｐｙｒｒｏｌｅ?ｖａｐｏｕｒ??图１－１?（ａ）ＦＰＡＮ布料的制作工艺；（ｂ）通过原位聚合法制作Ｍｎ０２?／?ｒＧＯ?＠?Ｃ样品的过程示??意图；⑷气相聚合法在纺织品上形成ＰＥＤＯＴ涂层的示意图；（ｄ）典型的电化学聚合装置示??意图??在固有导电单体的原位化学聚合的情况下，必须使用引发剂（氧化剂），但??在电化学聚合的情况下，是通过电能引发聚合反应。电化学聚合是将单体溶解在??溶剂中，并将掺杂剂混合在单体溶液中。铂电池或不锈钢电极的两个电极与电源??系统一起用作阳极和阴极，电源系统可以是一个恒定电压源，一个恒流源或循环??伏安法。通常使用循环伏安法来分析单体和聚合物的电活性。在典型的电化学聚??合装置（图１－１?（ｄ））中，阳极和阴极分别连接到电源的正极和负极。阳极覆盖??有纺织材料，该纺织材料应该具有最低程度的导电性，将电极完全浸入含有单体??和支持电解质的溶液中。电源启动后，聚合反应开始，聚合物沉积到覆盖阳极的??纺织材料表面［３Ｍ６］。经过一段时间后
咯膜的ＰＥＴ织物（氧化剂ＦｅＣｌ３浓度为〗１５ｇ／Ｌ）??红外热像仪能够将物体发出的不可见的红外能量转换成一种热图像，从热??图像中可以看出物体整体的温度分布以进行下一步的分析。如图１－３?（ａ）和??（ｂ）所示，在ＤｏｇａＤｏｇａｎａｙ—等人的一项研宄中就是通过热像仪观测到表面??有银纳米线涂层的棉织物在施加３．５Ｖ电压的先后红外图像的情况（（ａ）通电??前；（ｂ）通电后）。从（ｂ）中可以看出在施加电压后织物表面的温度分布非??常均匀，表明棉织物表面银纳米线涂层的均匀性。??Ｈ，Ｈｉ?Ｅ?ＣＤ??图１－３?（ａ）通电前银纳米线涂层织物红外图；（ｂ）通电后银纳米线涂层织物红外图；４．５Ｖ??碱性电池将ＰＥＤＯＴ涂层织物加热至２８°Ｃ?（ｃ）剪切前样品及红外图；（ｄ）剪切后样品及红??外图??？?在Ｌｕｓｈｕａｉ?Ｚｈａｎｇ［Ｉ３］等人的研究报告里利用红外热图像看到涂覆ＰＥＤＯＴ涂??层的织物可以像任何其他普通织物一样进行处理，即这种织物可以被切割和缝??合，但并不会损害它们的焦耳加热性能。图１－３?（ｃ）中所显示的是使用４．５Ｖ碱??性电池将织物加热至２８°Ｃ?（环境温度］９°Ｃ）的ＰＥＤＯＴ涂覆的棉织物样品，图??Ｎ３?（ｄ）中显示的是在用剪刀将织物在其中间剪断之后再用针和棉线将其缝合??成相同的织物样品在同样使用４．５Ｖ碱性电池将织物加热至２８°Ｃ的条件下的红??、?外热图像，通过热图像可以看到虽然缝合接缝明显，但对于切割及缝合前后的??样品并没有观察到电热响应的差异
【参考文献】：
期刊论文
[1]针织加热织物的热电性能[J]. 刘皓,李津,陈莉,康卫民,杨海乐. 纺织学报. 2015(01)
[2]镀银长丝针织物的结构及其导电发热性能[J]. 陈莉,刘皓,周丽. 纺织学报. 2013(10)
[3]自调温相变服装的研究及应用进展[J]. 刘太奇,陈曦,于建香,王茜,程竹杰,孙苗苗. 新技术新工艺. 2010(06)
[4]舱外航天服热设计技术[J]. 邱义芬,袁修干,梅志光,桑民敬. 北京航空航天大学学报. 2003(07)
博士论文
[1]基于镀银纱线的加热织物制备及其热力学性能研究与仿真[D]. 李雅芳.天津工业大学 2017
硕士论文
[1]柔性加热织物、薄膜的结构设计与热学性能研究[D]. 卢俊宇.天津工业大学 2017
本文编号：3568383
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?（ａ）ＦＰＡＮ布料的制作工艺；（ｂ）通过原位聚合法制作Ｍｎ０２?／?ｒＧＯ?＠?Ｃ样品的过程示??意图；⑷气相聚合法在纺织品上形成ＰＥＤＯＴ涂层的示意图；（ｄ）典型的电化学聚合装置示??意图??
?一?｜?—．．．．．．??Ｐｙｒｒｏｌｅ?ｖａｐｏｕｒ??图１－１?（ａ）ＦＰＡＮ布料的制作工艺；（ｂ）通过原位聚合法制作Ｍｎ０２?／?ｒＧＯ?＠?Ｃ样品的过程示??意图；⑷气相聚合法在纺织品上形成ＰＥＤＯＴ涂层的示意图；（ｄ）典型的电化学聚合装置示??意图??在固有导电单体的原位化学聚合的情况下，必须使用引发剂（氧化剂），但??在电化学聚合的情况下，是通过电能引发聚合反应。电化学聚合是将单体溶解在??溶剂中，并将掺杂剂混合在单体溶液中。铂电池或不锈钢电极的两个电极与电源??系统一起用作阳极和阴极，电源系统可以是一个恒定电压源，一个恒流源或循环??伏安法。通常使用循环伏安法来分析单体和聚合物的电活性。在典型的电化学聚??合装置（图１－１?（ｄ））中，阳极和阴极分别连接到电源的正极和负极。阳极覆盖??有纺织材料，该纺织材料应该具有最低程度的导电性，将电极完全浸入含有单体??和支持电解质的溶液中。电源启动后，聚合反应开始，聚合物沉积到覆盖阳极的??纺织材料表面［３Ｍ６］。经过一段时间后
咯膜的ＰＥＴ织物（氧化剂ＦｅＣｌ３浓度为〗１５ｇ／Ｌ）??红外热像仪能够将物体发出的不可见的红外能量转换成一种热图像，从热??图像中可以看出物体整体的温度分布以进行下一步的分析。如图１－３?（ａ）和??（ｂ）所示，在ＤｏｇａＤｏｇａｎａｙ—等人的一项研宄中就是通过热像仪观测到表面??有银纳米线涂层的棉织物在施加３．５Ｖ电压的先后红外图像的情况（（ａ）通电??前；（ｂ）通电后）。从（ｂ）中可以看出在施加电压后织物表面的温度分布非??常均匀，表明棉织物表面银纳米线涂层的均匀性。??Ｈ，Ｈｉ?Ｅ?ＣＤ??图１－３?（ａ）通电前银纳米线涂层织物红外图；（ｂ）通电后银纳米线涂层织物红外图；４．５Ｖ??碱性电池将ＰＥＤＯＴ涂层织物加热至２８°Ｃ?（ｃ）剪切前样品及红外图；（ｄ）剪切后样品及红??外图??？?在Ｌｕｓｈｕａｉ?Ｚｈａｎｇ［Ｉ３］等人的研究报告里利用红外热图像看到涂覆ＰＥＤＯＴ涂??层的织物可以像任何其他普通织物一样进行处理，即这种织物可以被切割和缝??合，但并不会损害它们的焦耳加热性能。图１－３?（ｃ）中所显示的是使用４．５Ｖ碱??性电池将织物加热至２８°Ｃ?（环境温度］９°Ｃ）的ＰＥＤＯＴ涂覆的棉织物样品，图??Ｎ３?（ｄ）中显示的是在用剪刀将织物在其中间剪断之后再用针和棉线将其缝合??成相同的织物样品在同样使用４．５Ｖ碱性电池将织物加热至２８°Ｃ的条件下的红??、?外热图像，通过热图像可以看到虽然缝合接缝明显，但对于切割及缝合前后的??样品并没有观察到电热响应的差异
【参考文献】：
期刊论文
[1]针织加热织物的热电性能[J]. 刘皓,李津,陈莉,康卫民,杨海乐. 纺织学报. 2015(01)
[2]镀银长丝针织物的结构及其导电发热性能[J]. 陈莉,刘皓,周丽. 纺织学报. 2013(10)
[3]自调温相变服装的研究及应用进展[J]. 刘太奇,陈曦,于建香,王茜,程竹杰,孙苗苗. 新技术新工艺. 2010(06)
[4]舱外航天服热设计技术[J]. 邱义芬,袁修干,梅志光,桑民敬. 北京航空航天大学学报. 2003(07)
博士论文
[1]基于镀银纱线的加热织物制备及其热力学性能研究与仿真[D]. 李雅芳.天津工业大学 2017
硕士论文
[1]柔性加热织物、薄膜的结构设计与热学性能研究[D]. 卢俊宇.天津工业大学 2017
本文编号：3568383
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