反热辐射层对消防织物系统热防护性能的影响

火场环境中,热辐射是造成消防员烧伤的主要原因之一,因此消防面料的反热辐射性能对保护消防员的生命安全至关重要。为了增加消防面料的反辐射效果,本文将铝箔作为反热辐射层置于消防服面料系统中的不同位置,通过测试加入了反热辐射层后系统的TPP(Thermal protective performance)值,以此探究其对消防面料的热反射效果。实验结果表明:增加反热辐射层后系统TPP值均有所提高,当反热辐射层位于外层和防水透气层之间时,TPP值为54.32,热防护效果最好;而将其放在外层之上直面火源时,TPP值为45.50,则防护效果最差。通过打孔来改善铝箔的通透性,以提高系统的透气性能,但铝箔的孔洞率越大,系统的热防护效果越差,当孔洞率由0个/cm2增大到37.42个/cm2时,TPP值由64.28降至51.84。     

高性能蒙皮材料力学性能研究

研究了不同高性能纤维织物的结构形式与力学性能的关系,几种纤维织物中,聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维制备的增强织物具有较高的拉伸性能。利用高性能纤维织物制备了蒙皮材料,对其力学性能进行测试。结果表明:蒙皮材料拉伸断裂强力主要取决于采用的纤维种类和增强织物结构,而蒙皮材料的撕破强力除了与使用的纤维有关,还与纤维纱线细度有关,纤维纱线细度越大,制备的蒙皮材料撕破强力越高。     

多层织物系统综合热防护性能

研究了消防服用多层织物系统的综合热防护性能.将耐高温阻燃织物Nomex、Kermel和芳砜纶织物与PTFE、TPU和三维阻燃间隔织物组合,模拟消防服的层次构成,通过垂直燃烧实验测试分析了外层织物的阻燃性能,通过TPP(热辐射和热对流综合热防护性能)实验测试分析了多层织物系统的综合热防护性能.研究得出:热防护性最大的织物组合是芳砜纶、三维阻燃间隔织物和阻燃棉布;最适宜用于消防服的织物组合是NomexⅢ A、三维阻燃间隔织物和阻燃棉布;可将三维阻燃间隔织物用于消防服结构组成中,有助于减轻消防员的热负荷.     

玻璃纤维空气变形纱的性能研究

为了研究玻璃纤维空气变形纱及其织物材料的特性,采用自主专利的气流吹散法制备了玻纤空气变形纱,表征其红外光谱物理特征、微观形貌、力学性能、固定树脂能力及其织物的热防护和导热性能。结果表明,玻璃纤维经高速气流分散的形纱过程为物理变化,该空气变形纱具备良好的蓬松性、固定树脂能力和力学强度,所制备的纱织物具有较低的导热系数(0.12 W/(m·K)),热防护性能较无捻粗纱提高1倍以上,TPP值为21.62cal/cm2。     

含Cu9S5导电PAN纤维材料的制备与性能研究

采用化学处理法制备含有Cu9S5导电PAN纤维，并通过扫射电子显微镜（SEM），X射线衍射（XRD），热重分析（TGA）、电子强力等技术较为全面地测试了导电纤维的形貌、晶型、结构、热力学性能和机械物理性能。结果表明，高序区大分子间等距离排列的规整程度显著降低：玻璃化转变、熔融及环化反应温度均向下移，温度范围变宽，热效应减弱；物理机械性能不会明显劣化。     

消防避火服外层织物辐射热防护效能研究

通过对高硅氧玻璃纤维织物(A1)、高硅氧玻璃纤维织物(B1)、连续玄武岩纤维织物(XW)三类消防避火服外层织物材料进行比热容、X射线衍射图谱与热射线反射率等织物辐射热防护性能相关指标的测定,比较了三类消防避火服外层织物材料的防护性能,并从微观纱线分子架构等角度对造成三类材料辐射热防护性能差异的原因逐一进行了解释与分析。根据分析与计算结果,认为纤维内部微观结构与织物辐射热防护能力有着较为紧密的联系,纤维结晶度对织物热射线反射能力的影响显著。     

消防避火服用复合织物热防护效能优化研究

消防避火服作为消防员短期穿越高温明火火场实施抢救人员和重要物资行动的最高等级热防护服装,其热防护性能优劣直接决定了消防员的人身安全是否得到充分保障。从消防避火服用复合织物的结构、反射辐射热能力和隔热效能3个方面的优化方法入手,总结了国内外研究人员针对该类复合织物的研究成果,分析了复合织物防护性能优化的原理与方法,并对下一步的研究方向进行了展望。     

聚乳酸纤维的物理老化性能研究

以聚乳酸(PLA)切片为原料,通过熔融纺丝和气流牵伸制备了PLA纤维,研究了PLA纤维在物理老化过程中热学性能和力学性能的变化。利用差示扫描量热仪(DSC)和电子万能强力仪分别研究了它们在物理老化过程中的玻璃化转变行为和力学性能变化。结果表明:随着物理老化时间的增加,PLA纤维的DSC升温图谱中出现了2个玻璃化转变区,且玻璃化转变温度逐渐升高;而PLA纤维的强力先增大,老化一定时间后,因PLA分子发生降解强力逐渐减小。     

PPESK/PTFE共混物的热性能和动态机械性能

采用溶液共混法制备了不同质量比例的新型含二氮杂萘酮结构聚芳醚砜酮(PPESK)与聚四氟乙烯(PTFE)共混物.利用热失重(TGA)和动态热机械仪(DMTA)对该共混物的热性能和动态机械性能进行了表征和研究.结果表明:在PPESK中共混加入PTFE,提高了PPESK的起始分解温度及最大分解速率对应温度.该共混体系的损耗模量和损耗因子随着扫描频率的提高向高温转移,这是分子运动速率的提高所致.在30～230℃的扫描温度范围内,共混物的储能模量保持较高值并随着温度升高而降低趋势并不明显,耐热性能良好;但当扫描温度达到280℃后,接近其玻璃化转变温度时,储能模量降低幅度较大.在PPESK中共混加入10%PTFE可提高其玻璃化温度.     

换热管间距对冷辐射板换热性能的影响

冷辐射空调以较好的热舒适性和较大的节能潜力越来越受到人们重视，但其表面易结露及单位面积制冷能力偏低影响了其工程应用。本文通过建立金属辐射板传热过程模型，分析了辐射板换热管间距排列对换热性能的影响。结果表明：对常规等管间距排列铜管辐射换热表面，在供水温度及流速分别为17℃和0.3 m/s时，对某1.2 m×0.4 m辐射板，当管间距由100 mm降至68 mm时，辐射板表面平均温度和最高温度分别下降0.58、0.76℃,温度不均匀系数分别降低3.56%、9.41%。在此基础上，设计了4排、5排、6排三类共9种变管间距排列辐射板，分别与相应等管间距排列辐射板对比，表面平均温度最高分别下降0.37、0.56、0.36℃,温度不均匀系数最高分别下降19.3%、23.5%、30.3%,换热管变管距排列表面温度更均匀。     

基于人体生理指标的热防护服整体防护作用评价标准探讨

热防护服包括高温工作服、消防战斗服等,是高温环境下人体安全防护的重要装备。现有的热防护服性能评价标准,或以防护服装材料性能评估整体性能,或通过整套防护服装的热阻、湿阻等指标评价防护服装性能。这些性能评价标准缺少对实际热环境下热应力的考虑,无法满足实际工作需求。因此,应在实验室条件下,应用环境实验舱模拟指定热应力,通过人体模型模拟人体生理功能,建立遵循"人体-服装-环境"系统观点的热防护服装防护作用评价方法标准。     

玻璃纤维膨体纱保温材料的开发及性能探讨

首先,选用玻璃纤维无捻粗纱制备了玻璃纤维膨体纱、玻璃纤维膨体花式纱及玻璃纤维膨体纱织物。其次,研究了玻璃纤维无捻粗纱和膨体纱的化学结构,并观察了它们的形态结构。最后探讨了膨体纱织物的透气性、力学性能、固定树脂能力及热防护性能。结果表明:玻璃纤维膨体纱织物外观丰厚,且存在较多空隙,具备良好的蓬松性、透气性、固定树脂能力及热防护性能。     

基于新型防热机理的防热材料的设计与试验验证

传统的防热材料大多是依靠材料自身的高熔点"忍受"热流或依靠缓慢烧蚀来被动地延长寿命的,这些材料因其密度大或耐氧化不足等问题已经不能满足飞行器设计者的期望,突破传统的被动式防热的思路从防热机理的源头上探索新的思路或许可以找到可行的技术途径。作者设计了一个新的材料体系——耗散防热材料,即在石墨中加入还原性金属,在烧蚀过程中还原性金属耗散热量,同时耗散外界的氧,自发生成氧化物陶瓷膜。新的材料设计的思想是"利用"热流而不是单纯"忍受"热流,初步试验验证表明,在廉价的石墨渗入耗散剂——铝制备的耗散防热材料,在2 900℃,4 MW/m2热焓值烧蚀下,线烧蚀率仅为传统C/C的1/10。其耗散防热原理包含了以往的汇热防热、辐射防热、烧蚀防热、发汗防热等防热形式,增加了相变反应防热,是一种新的防热原理,这种高效能、低成本的材料预计具有很好的应用前景,也将推动非平衡条件下的金属化学基础理论突破。本材料研究的科学问题,涉及高温、高压、高速气流冲刷等非平衡状态的化学反应问题、金属流动问题等,这些问题的研究必将推动材料科学与传热学、流体力学、燃烧化学、气动力学等学科的交叉互动和新的发展。     

SiO2@TiO2核壳结构及其在高温下的隔热性能表征（英文）

以SiO2@TiO2核壳结构粒子为新型功能填料,采用旋涂方法制得了高温隔热涂层.TEM照片显示通过溶胶-凝胶法,成功在SiO2核上包覆上厚度为50 nm的TiO2壳层.通过自开发的测试设备表征了填料加入前后涂层在1300~1500℃的隔热性能.结果表明:SiO2@TiO2核壳结构粒子加入后,隔热涂层能将从热源辐射出的热流减少50%,在热源温度达1500℃时涂层试样的表背温度差为260℃.加入SiO2@TiO2核壳粒子的涂层在高温下隔热效果明显,是一种很有前景的高温隔热涂层填料.     

玻璃纤维膨体纱织物热物理性能的实验研究

玻璃纤维是现代无机非金属材料中具有独特功能的材料,其来源丰富,价格便宜,具有强度高、耐高温、耐腐蚀等一系列优异性能,使其在热防护领域发挥不可比拟的作用.为提高玻璃纤维的热防护性能,首先采用自有知识产权的连续功能纤维束气流分散法,将玻璃纤维无捻粗纱制备成玻璃纤维膨体纱、玻璃纤维膨体花式纱及玻璃纤维膨体纱织物.其次,比较、分析了不同规格的玻璃纤维膨体纱织物的外观形态、力学性能、导热系数及热防护性能.研究表明:本实验制备的玻璃纤维膨体纱织物外观丰厚,且存在较多空隙,具备良好的蓬松性和热防护性能,其中,以膨体纱作为直接纬纱制备的织物热防护性能最好,手感最丰厚蓬松,与毡类制品最接近.     

防护工程相变型水库方案应用及蓄热特性研究

针对防护工程内部柴油电站传统余热处理方式易造成工程口部红外暴露的问题,提出了相变蓄热型水库的三种应用方案。三种方案均可节省地下水库体积,延长工程电力保障时间,同时提高柴油电站废热利用效率。通过搭建相变蓄热系统实验台,分析了蓄热单元尺寸、换热流体流量及进口温度对蓄热水库温度分布和蓄热速率的影响。结果表明,减小单元尺寸、提高换热流体温差可明显提高水库的换热效率,而增大换热流体流量对于提高换热效率的作用不明显。     

相变材料用于可拆卸护臂热防护服的实验研究

针对传统降温服降温效果差、续航时间低、能耗高、噪声大等问题,本文通过应用相变恒温材料Na2SO4·10H2O在高温时发生相变吸收热量的特性,设计了一种应用于夏季高温环境的人体作业可拆卸护臂的热防护服,并在此基础上进行了热水模拟热源实验和真人实验。结果表明：在热水模拟实验中,防护服在30、41、45 ℃的工况下,前胸、侧腹、后背、腹部4测点温度在60 min升至最高,4测点平均温度最终能降至约26 ℃,其中在30 ℃工况下防护服降温性能较好,在45 ℃工况下降温性能较差。在真人实验中,防护服在37.1、39、41 ℃工况下,3 h内4测点平均温度最终能降至约26 ℃;在60 ℃高温极限工况下,3 h内4测点平均温度最终能降至约31 ℃,防护服护臂内外侧平均温度最终均能降至约32 ℃,低于人体的灼痛临界温度45 ℃。因此该防护服有良好的降温效果,能满足夏季户外工作者的热舒适性要求。     

电子束沉积SiC/ZrO2热防护层的结构优化及其抗热震性能

高性能辐射热防护层是高超声速飞行器金属热防护系统的重要组成部分。为获得高性能的热防护层,利用L5 EB-PVD电子束物理气相沉积设备在Haynes 214镍基合金表面沉积了SiC/ZrO2防护层,测试了其在热循环条件下的抗热震性能;通过分析其沉积温度及厚度对残余热应力的影响,确定了热防护层的沉积工艺参数。结果表明:热防护层在800℃和900℃循环80次后未出现明显的宏观裂纹;1000℃循环60次后,SiC表面层应力集中区出现裂纹,在交变热应力作用下,裂纹不断扩展形成网状龟裂纹,最终导致热防护层剥落;热膨胀系数不匹配导致热防护层在急冷急热热震过程中产生热应力是导致其失效的主要原因。