【摘 要】
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在服装微气候中,温度和压力是影响服装舒适性的重要因素。通过集成柔性加热元件的积极保暖服装可以智能调节服装内部温度,而加热服装与皮肤之间的压力变化则会影响人体的热舒适性,因此研究集成加热元件及压力传感器一体化的多功能柔性织物对于提升服装舒适性及智能化具有重要意义。首先,对碳纳米管膜、热熔胶粘合织物进行热稳定性及力学测试,并对热压粘合工艺制备的柔性加热元件的电热性能及柔软度进行测试。结果表明,经过24
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在服装微气候中,温度和压力是影响服装舒适性的重要因素。通过集成柔性加热元件的积极保暖服装可以智能调节服装内部温度,而加热服装与皮肤之间的压力变化则会影响人体的热舒适性,因此研究集成加热元件及压力传感器一体化的多功能柔性织物对于提升服装舒适性及智能化具有重要意义。首先,对碳纳米管膜、热熔胶粘合织物进行热稳定性及力学测试,并对热压粘合工艺制备的柔性加热元件的电热性能及柔软度进行测试。结果表明,经过24天,在60℃和80℃温度老化环境下,碳纳米管膜电阻变化率分别为11.84%和17.81%。以170℃压烫温度,60s压烫时间条件下,复合碳纳米管膜的三层结构织物平均剥离强度为6.775N。经30天60℃温度老化环境下,平均剥离强度升高至17.811N,断裂强度为805.68N。制备的单片式、并联两片式和并联三片式柔性加热元件在50.29 m W/cm~2、51.68 m W/cm~2和52.47 W/cm~2的功率密度下,温度分别达到59.12℃、58.89℃和60.78℃。当弯折率为80%时,三种加热元件应力分别为19.2 c N、12.7c N和15.8c N,体现出相应的柔软度。其次,采用非溶剂诱导相转化法(NIPS)结合150目、240目、320目及400目砂纸模板制备了10wt%多壁碳纳米管(MWCNTs)/聚氨酯(PU)多孔导电膜,并对其力学性能及传感性能进行研究。结果表明,利用240目砂纸模板复刻的微结构导电膜在0.5k Pa时灵敏度可达到为63.47 k Pa-1,迟滞性误差仅为8.45%,4000次加载-卸载循环测试中具有良好的稳定性和可重复性。对基于导电膜制备的柔性压阻传感器进行手指按压及弯曲测试时,具有良好的响应特性。最后,通过丝网印刷法制备了具有压力感知的多功能柔性加热织物,其中柔性压阻传感器经循环升降温后,电阻变化为16.88%,温度系数(TCR)为-0.014ppm/℃。在手肘部、膝部及足部进行应用测试,该织物显示出具有良好的温度及运动信号响应特性。实际应用中,柔性加热织物可以根据压力进行加热调控提升服装的舒适性,可广泛应用于人体运动检测、热疗、智能服装服饰及运动防护等领域。
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