作為人體與環境之間的媒介,衣物為人們提供防寒、防暑、防雨、防風等多重保又火護,在人體與環境之間的熱交換和水銀音分交換過(guò)程中起(qǐ)著(zh理鐵e)重要作用。仿生學(xué)涉及衆多研究及應用領域,近幾十年來影冷,随著(zhe)仿生技術的發(fā)展,結合仿生司要學(xué)與紡織技術開(kāi)發(fā)新型紡織品一直備受關注。保暖禦寒秒她是冬季服裝開(kāi)發(fā)的重要性能(néng)之一,利用仿生原理模拟生做視物功能(néng)和結構的關系被(bèi)認為是一種(zhǒng)具有來議較好(hǎo)前景的設計溫控纖維和織物的方法
生活在極地世界的北極熊是最不怕冷的動物之一,原因子畫是北極熊自帶一身最抗寒的“皮草”。用掃描電鏡對(duì)單根北極著腦熊毛徑向(xiàng)斷面(miàn)和軸向(xiàng)斷面(mi北市àn)進(jìn)行觀察,發(fā)現單購不根北極熊毛具有核殼結構,核層多坐鐘孔,殼層質密,這(zhè)種(zhǒng)結構可以有件用效鎖住空氣,實現保溫。
受北極熊毛發(fā)隔熱性能(néng)的啟發(fā)民麗,研究者使用絲素、殼聚糖溶液紡絲,結合定向(xià一農ng)冷凍冰模闆技術,開(kāi)發(fā)出具有中空層狀泡沫結構、孔隙率什男約87%的隔熱纖維并編織成(chéng)織物。當纖維内自木徑為20~30μm時(shí),由于孔徑與氣體分子的平均自事文由程相同,因而可以更好(hǎo)地捕獲空氣。高孔隙率降低了纖維的熱小店傳導,并且微孔中捕獲了空氣,限制了纖維的熱對(duì)流,匠舊很大程度上減少了人體的能(néng)量損失,起(qǐ)到(dào)保森草暖作用。
北極熊毛除具有多孔的微觀結構,其表面林聽(miàn)還(hái)具有一定的疏水性。有研究者同樣(yàng)采用絲素和殼北的聚糖溶液,經(jīng)定向(xiàn南子g)冷凍冰模闆溶液紡絲法制備了一種(z事對hǒng)超疏水多孔纖維并將(jiāng)其制成(chéng裡為)多孔織物,該織物具有多層次多孔結構,有跳在空氣和水環境中均具有優異的隔熱能(néng)力。
企鵝能(néng)夠在寒冷的南極生存并一代代繁殖,除了自身脂肪鄉空的保暖作用外,它們的羽毛功不可沒(méi)。研究發(fā)現,企鵝羽聽多毛有多級結構,主要包括羽軸、羽枝、小羽枝、倒鈎。企鵝羽毛表面員女(miàn)粗糙且具有疏水憎冰性,多層級結構可有效捕很友捉空氣,以實現更好(hǎo)的隔熱效果。假設羽毛及其相關後(能草hòu)羽均勻分布,使用标準理論模拟計算企鵝羽毛傳熱情況,結果表明,該理論來商預測導熱系數為2.38 W/(m2·K),高于經(jī劇都ng)驗測量值1.93 W/(綠雪m2·K),企鵝的羽毛不發(fā)生對(duì)流,并且輻射熱損失最小。通得樂過(guò)對(duì)比企鵝羽毛和北極熊毛算男發(fā)現,企鵝羽毛的羽軸和羽枝内部也是多孔結構,這(明吃zhè)種(zhǒng)多孔結構進(jìn)一步提高了其保溫西筆隔熱能(néng)力。
為了使織物實現良好(hǎo)的隔熱性能(néng),黃也一種(zhǒng)方法是通過(guò)中空站中纖維捕獲大量空氣以增加熱阻,另一種(zhǒng)是模仿羽年我絨纖維的自然特性,開(kāi)發(fā)業科具有特殊橫截面(miàn)形狀的異形纖維織物。麗花研究人員用熔融紡絲法制備了“C形”中空纖維,紡絲過(guò)程表明,對木出口膨脹是影響纖維結構的重要因素,可以通過(guò)降低溫度、減匠票小毛細管長(cháng)度、提高剪切速率等方法降低出口膨脹效應。總的來說森舞(shuō),織物的溫控性能(néng)與其工不微觀特征(如化學(xué)成(chéng)分、細度、橫截面(miàn)形狀、習信形态)、介觀特征(如紗線性能(néng))、宏觀特征(如織物設計、結構、後(h我吧òu)整理工藝)等均相關。通過(guò)改變紡織品的結構參數,如纖維橫截面(m月機iàn)形狀、纖維細度、織物組織結構等方式,可以事購改變紡織品的隔熱性。
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