热防护用气凝胶材料的研究进展

为了进一步强化气凝胶材料热防护性能在各个领域的应用,并且确定未来热防护用气凝胶材料的主要研究方向,本文首先简要介绍了气凝胶的定义、结构特点、性能以及隔热机制。其次对气凝胶材料的应用进行了阐述。然后将用于热防护的气凝胶根据原材料进行分类,并分别对各类气凝胶的研究现状展开论述。二氧化硅气凝胶研究时间最长且成果已经较为成熟,其他各类气凝胶的研究还有很大的进步空间,可以针对各类气凝胶材料所具备的独特的优缺点展开研究,以满足各方面的特种需求。最后提出了气凝胶材料的未来发展趋势应该集中在提高耐温上限,消除高温后材料的粉尘问题,改善其力学性能,满足隔热承重一体化防护的需求,提高作为防护服隔热材料时的防水透湿性,创新制作工艺降低成本等方面。     

气凝胶材料在消防服中的应用研究进展

为了促进气凝胶材料在消防服领域的应用,提升消防服的综合服用性能,从而推动新型消防服的开发,评估了近年来气凝胶材料应用于消防服的优缺点。分析了气凝胶材料的热学性能,包括隔热性能和热稳定性;从作为涂层材料和直接嵌入多层织物系统2个方面,综述了其在消防服中的应用及研究现状,分析了气凝胶型消防服热防护性能和热湿舒适性能的优劣。最后归纳了气凝胶材料在应用过程中存在的问题,并展望了其未来的应用方向,指出热防护与热舒适的平衡、气凝胶力学性能和热稳定性的提升、气凝胶复合材料的开发与应用有望成为今后的研究趋势。     

形状记忆材料在功能防护服中的应用

为提高防护服的防护性能,平衡功能性需求和舒适性要求之间的关系,将形状记忆材料合理有效地应用于防护服装领域,从而动态地改变衣间空气层,实现防护服防护性能的动态调节。回顾了国内外形状记忆材料的相关研究,总结了现阶段形状记忆材料在功能纺织品服装中的应用现状,重点从形状记忆材料在热防护服和防寒服中的应用剖析了当前研究中的缺陷,从空气层厚度、热源、服装、形状记忆材料的数量和分布以及生理舒适性等方面凝练了形状记忆材料在防护服中的进一步应用方向,并从人体-服装-环境系统角度展望了具有形状记忆材料结构的防护服的发展趋势。     

石墨烯气凝胶复合防火织物的热防护性能

为进一步提高热防护服的综合性能,使其满足高防护性兼具低热蓄积的需求,利用改进的Hummers法制备了一种密度小、导热率低、隔热效果好的石墨烯气凝胶材料,并研发复合防火织物系统,在低辐射热环境下探讨不同厚度的石墨烯气凝胶的隔热效果。结果表明:加入石墨烯气凝胶的复合防火织物具有较好的热防护性能,可将人体产生热损伤的时间延长约203%,将人体产生二度烧伤的防护时间延长约218%,防火织物的防护性能与石墨烯气凝胶的厚度呈非线性关系;石墨烯气凝胶复合防火织物的平均透湿率保持在10.4 g/(m²·24 h),与复合防火织物的透湿性没有显著差异,石墨烯气凝胶的加入不影响防火织物整体的透湿性。     

采用二氧化硅气凝胶的防火隔热组合面料研究

根据消防员在火灾现场可能面临的超高温环境,研究了防火隔热性能优良并且材质轻便的组合面料.试验结果表明,采用二氧化硅气凝胶的防火隔热组合面料的综合热防护性能高于GA 10-2002《消防员灭火防护服》标准,组合面料在450℃的高温火焰下灼烧50 s,冷面温度不超过40℃,可以隔开400℃以上的高温.     

常用高温及低温防护服隔热性能的对比

高温和低温防护服是在具有较大温差的不同环境中使用的防护性服装.为此,对常用的高温和低温防护服隔热性能的异同进行研究.结果表明:高温及低温防护服均要求具有良好的隔热性能,服装中热阻较大的区段均位于胸背、臀腹、手臂和大腿部.不同类型高温及低温防护服面料、服装整体的隔热性表现出一定差异.所使用的高温防护服主要通过阻隔环境辐射热和传导热来达到热防护目的,防护的重点在于环境辐射热.低温防护服主要通过阻隔人体内热传递来达到防护的目的.面料并不是决定高温及低温防护服隔热性能的唯一因素,防护服结构设计亦会对其隔热性能产生影响.     

改善医用一次性防护服热湿舒适性的研究进展

总结改善医用一次性防护服热湿舒适性的最新技术研究。介绍了医用一次性防护服热湿舒适性的测试方法和相关要求;分析了医用一次性防护服热湿舒适性存在的问题;重点总结了改善医用一次性防护服热湿舒适性的最新技术研究,包括单向导湿技术、异形截面纤维、纳米防护膜材料、相变微胶囊技术等。认为:改善医用一次性防护服的热湿舒适性涉及多学科领域,应寻找高性价比的改进方法和简单易行的生产工艺;同时,应在保证医用一次性防护服防护隔离性的前提下,提高其热湿舒适性。     

多级微纳米纤维隔热材料的制备及其热防护性能

热防护服可以有效减少高温环境对人员的伤害，其中轻质、高效的隔热层能最大程度减少防护服对人员行动能力的限制。为了提高纤维隔热材料的性能，提出一种“限域溶胶-凝胶”原位组装策略，将聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纳米纤维溶胶填充到阻燃黏胶/芳纶水刺非织造材料(VAF-NMs)中，使其在VAF-NMs形成高孔隙率纳米纤维网络，从而制备PBO/VAF-NMs多级微纳米纤维网络毡(TNMMs)。通过瞬态平面热源法和热防护性能仪对TNNMs进行测试，其导热系数和热防护值分别为0.032 W/mK和35.2 cal/cm²,表现出优异的隔热性能和热防护性能；通过极限氧指数仪和服用舒适性测试，TNNMs的极限氧指数大于32,水蒸气透过率为2 067 g/(m²·d),透气性为103 mm/s,表现出优异的阻燃性和服用舒适性；并且TNNMs力学性能强，结构稳定，为民用和工业用热防护材料的设计提供了新思路。     

缓解人体热应激的医用防护服装研究进展及趋势

目前医用防护服装存在热湿舒适性差的问题,容易造成人体热应激,引起人体皮肤损伤、虚脱、晕眩甚至中暑等症状。为了解如何缓解医用防护服装造成的人体热应激反应,提高人体舒适性,文章首先总结了医用防护服装的材料、款式及舒适性相关标准。接着阐述了目前缓解人体热应激的医用防护服装研究进展,包括作业场所降温方式和异质结构面料、超吸水材料、辐射降温面料、相变冷却降温服装等研究成果。随后介绍了高导热材料、热电冷却材料和液态冷却三类缓解人体热应激的新材料与技术,并提出了其在医用防护服装上的应用思路。最后分析并展望了缓解人体热应激的医用防护服装研究趋势,即未来研究需要从提高主动冷却设备的工效性能、扩展调温新材料与技术在医用防护服装上的应用及建立缓解人体热应激的医用防护服装设计方法和流程,并开展相关测试与评价。     

医用防护服工效性能研究进展及趋势

介绍医用防护服的种类及特点,提出医用防护服的设计思路,并重点分析医用防护服的功能性、舒适性、合体性和穿脱便利性4方面的工效性能研究现状。从热湿舒适性、压力舒适性、接触舒适性和视觉舒适性4方面,系统阐述医用防护服舒适性研究进展。最后总结医用防护服的工效性评价方法及目前研究中存在的不足,并展望医用防护服的发展趋势。     

舒适型医用防护材料研究与发展趋势

疫情防控期间,医用防护服发挥了极为重要的作用,但也暴露出舒适性不足的缺陷。文中从热湿舒适性、压力舒适性、接触舒适性和外观舒适性等方面,系统阐述舒适型医用防护材料的研究进展,总结现有研究的不足,展望舒适型医用防护材料发展趋势,并提出研究难点。研究认为：改善医用防护材料的舒适性,应在确保防护性能的同时,综合考虑改进方法的性价比、生产工艺简易性。     

热生理模型在防护服热舒适性评价中的应用

针对防护服热舒适性评价过程中，物理试验法耗时长、测量困难等缺陷，以Stolwijk多节点模型的发展为出发点，总结防护服与热生理模型的耦合机制，分析了典型模型中基于人体几何特征分区分层的被动系统、包含四大控制方程的主动系统，综述了模型在不同领域下预测防护服热舒适性的研究进展，指出了现有研究存在的不足及发展趋势。未来模型可从非均匀极端环境、个性化人体和多因素影响下服装分区段模拟3个方面发展，以优化对防护服热舒适性的评价。     

芳纶纳米纤维气凝胶的研究进展

为推动芳纶纳米纤维气凝胶从实验室走向实际应用,系统介绍了芳纶纳米纤维气凝胶国内外研究现状。首先分析了气凝胶领域面临的主要困难,阐述了芳纶纳米纤维气凝胶开发的重要意义;随后介绍了构筑单元芳纶纳米纤维的制备方法及其流变学行为,为后续芳纶气凝胶材料的制备提供参考;最后重点综述了芳纶气凝胶纤维、芳纶气凝胶薄膜以及3D打印芳纶气凝胶的制备、性能及应用等研究现状,总结了制备过程中一系列新型溶胶-凝胶转变原理,概述了芳纶气凝胶材料性能提升的策略以及在热管理、智能防护和分离过滤等新兴领域中的应用前景。分析认为,芳纶纳米纤维气凝胶发展仍处于初期阶段,优化芳纶纳米纤维气凝胶制备技术、进一步提升其性能仍将是研究的热点与重点。     

相变材料在热防护服上的应用研究进展

为深入了解和提高附加相变材料热防护服的热防护性能,对现阶段相变材料在热防护服中的应用、影响因素以及未来研究趋势进行综述.首先介绍了相变材料的类型和特点,阐述了相变材料基于密封袋法、纺丝法和微胶囊技术的织物后整理法在热防护服中的应用;其次回顾了附加相变材料热防护服传热模型的发展过程,重点从相变材料的类型、相变温度、添加量...     

医用一次性防护服热湿舒适性研究现状

医用一次性防护服是一种被广泛应用的重要医疗装备,但存在热湿舒适性差的问题。本文分析了医用一次性防护服热湿舒适性影响因素、热湿舒适性评价体系、改善热湿舒适性的研究现状,旨在为提升医用一次性防护服热湿舒适性提供参考。     

消防服用轻质隔热薄膜的制备及性能研究

探讨消防服用轻质隔热薄膜的制备方法,并测试了其性能。采用成膜法,将气凝胶和微胶囊相变材料与多层织物有效结合。测试分析了气凝胶和微胶囊相变材料含量对薄膜热稳定性能、力学性能、透湿性能和导热系数的影响。结果表明:添加气凝胶和微胶囊相变材料后,薄膜能够耐高温分解,薄膜的力学性能和导热系数降低,透湿性能提高。认为:气凝胶和微胶囊相变材料共同作用对织物热防护性能具有一定协同增强效果,且可降低消防服质量和节约生产成本。     

高机械耐磨强度的凯夫拉陶瓷气凝胶复合材料研发成功

最近,布法罗大学的研究团队研发出新型芳纶陶瓷气凝胶纳米复合材料,相关研究成果发表在《Advanced Engineering Materials》上,这种材料具备从低温到高温保持高机械耐磨强度的特点,使其成为低成本制造可穿戴纺织品的候选材料,可应用于航空航天、电子和个人防护服等领域。     

医用防护服的热湿舒适性与人体疲劳度的关系

针对医护人员长时间穿着医用防护服工作导致体感闷热潮湿、疲劳增加、工作效率降低的问题,设计真人穿着试验,分析人体的热生理和主观感觉参数,从医用防护服的热湿性能角度分析对人体疲劳度的影响。试验结果表明:搭配短袖套装的防护服热湿舒适性最好,搭配长袖厚款套装的防护服热湿舒适性最差;穿着不同热湿性能的防护服在进行不同强度的运动中对人体疲劳度的影响不同,穿着防护服在静坐状态下,人体疲劳程度差异较小;在低、中、高强度运动和恢复状态下,防护服热湿舒适性越差,人体疲劳程度越深;平均皮肤温度、心率、能量代谢当量参数与主观疲劳感呈显著相关性,通过回归分析得到疲劳感与心率的模型,心率可以反映人体的疲劳程度。     

高机械耐磨强度的凯夫拉陶瓷气凝胶复合材料研发成功

正最近,布法罗大学的研究团队研发出新型芳纶陶瓷气凝胶纳米复合材料,相关研究成果发表在《Advanced Engineering Materials》上,这种材料具备从低温到高温保持高机械耐磨强度的特点,使其成为低成本制造可穿戴纺织品的候选材料,可应用于航空航天、电子和个人防护服等领域。     

高温液体及蒸汽防护服装防护性能研究进展

为合理评价高温液体和高压蒸汽防护服的防护性能,通过回顾国内外实验室模拟高温液体和高压蒸汽环境中防护服装性能研究的最新成果,从“人体-服装-环境”系统的角度分析了影响高温液体和蒸汽防护服装防护性能的关键因素;总结了现阶段防护服高温液体和蒸汽防护性能的测评技术和标准;从服装材料基本性能和静态空气层等服装因素、人体体型、人体出汗、人体运动以及造成的磨损等人体因素,以及灾害种类、冲击角度、温度、距离、压力等环境因素3个维度归纳了各因素对服装防护性能的具体影响;指出了目前在服装、人体、环境3个因素中研究存在的不足,预测了未来探索高温液体及蒸汽防护性能的研究方向,提出在今后的研究中应建立全面的高温液体和蒸汽防护性能评价体系,以提高高温液体和蒸汽防护性能测评的准确性。