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第一篇纺织材料与纺织品设计论文范文参考：异形纤维芯吸效应模拟和纺织材料导湿性能测试方法研究
赋予面料特殊的功能性、提高面料的高附加值一直是纺织品发展的重要方向.多年来国内外的异形化学纤维开发一直是发展热点,然而在异形纤维截面形状种类开发、应用基础机理、面料芯吸性能评价方法等方面的系统化研究还不够成熟.总体上存在着品种开发理论依据性不高、应用机理深度不够、评价方法不规范等现实问题.因此本课题基于异形纤维及吸湿排汗面料开发和评价表征的实际难题,围绕了以下内容做了深入研究与探讨：
系统化分析了纺织面料吸湿机理,明确润湿、芯吸、接触角等重要基础概念和原理.以面料接触水源方式的不同,面料吸湿一般划分为有限量水源芯吸和无限量水源芯吸现象.对纺织面料芯吸不同现象的发生原理和评价方法进行深入探讨,指出润湿和芯吸是纺织品吸湿现象中的两个阶段,即芯吸是在润湿基础上发生于纤维之间大规模吸湿现象.
纤维集合体毛细空间模拟及液体流动预测.探讨了影响疏水性异形聚酯纤维束毛细效应的诸多因素,如纤维之间毛细孔隙的尺寸和分布、纤维截面形状、纤维比表面积、纤维表面特征、纤维的吸湿性能、液体特性等.采用计算机模拟技术建立了纤维束单元模型MFB和纤维束截面随机排列模拟系统Shape-Generator,用以研究纤维束的单纤维截面形状、纤维束内毛细空隙的尺寸和分布、纤维半径大小、纤维和毛细管根数等对芯吸效应的影响.根据模拟结果对异形纤维束芯吸效应进行预测分析,从找到了单纤维截面形状变化对纤维集合体毛细效应影响的系列规律.单纤维截面形状对纤维束内部毛细空隙的构成和分布影响很大,形如十字形这样的凹形截面形状更有利于毛细管的形成且毛细管当量半径多在(1～2×,10~(-6)m)的低值区域分布.同样细度的纱线内,单纤维的半径越小,纤维束内包含的纤维根数越多,形成的毛细空隙越多且在低值区域分布的也会越多；虽然十字形纤维束内包含纤维根数最高达到140～150根,但单根纤维组成毛细孔隙的能力却不如王字形纤维.将两种以上的多种截面形状纤维混纺在一起时,纤维束内的毛细空隙形成情况不会因为截面形状的种类增加而发生明显改善,然而将多种凹形截面形状混纺的纤维束毛细空隙形成情况则明显有利于形如三角形的凸形截面形状混纺而成的纤维束.通过建立这套模拟预测系统,可以初步设计不同的单纤维截面形状,再通过预测纤维集合体毛细效应进而优化截面形状,从而大大降低纤维品种开发过程中的成本消耗.因此,该预测模拟系统对异形化纤研发具有很大的指导意义和较好的经济效益.
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纺织品吸湿导湿概念及原理的系统化研究.在纺织纤维集合体毛细芯吸效应发生机理的理论研究方面主要做了以下探讨：通过计算临界扩散系数来比较圆形和异形纤维束润湿行为的难易程度,证明了同样纤维材质的前提下异形纤维更容易润湿,例如十字形的临界扩散系数—0.8700γ小于圆形的—0.8571γ.在Reed &, Wilson的理论模型基础上,使用垂直芯吸模型对纤维束在无限量水源中的芯吸现象进行力学分析,推导出了异形纤维束的芯吸高度、芯吸时间、芯吸速率理论计算公式,并结合计算机模拟结果,对纤维束的芯吸效应进行预测,发现十字形和双十字形的动态芯吸效应更为明显.探讨了纤维束内毛细空隙尺寸的有效界值问题,说明纤维束内部空隙具有发生毛细效应的基本条件为孔隙半径大于0.01um；提出了表征异形纤维束垂直芯吸性能的锥形液柱重要形状函数,分析该形状函数对评价异形纤维束的芯吸动态接触角具有积极的意义.结果显示了十字异形纤维束的纤维根数最多,φ0(x)分布值最小.纤维的粗细对φ0(x)的影响也较为明显,其他参数不变时,纤维较粗的纤维束,φ0(x)较小.
在纺织材料芯吸性能测试仪器和方法方面进一步创新和改进.目前为止,异形纤维主要应用于功能型吸湿排汗类面料的开发,然而该类面料芯吸性能的表征并不合理、完善.鉴于试样材质、结构和最终产品用途的不同,应合理选用适当的实验来表征样品的芯吸性能特点,本课题创新式采用了OCA40 Micro光学视频接触角测量仪开发出有限水源液滴芯吸测试；使用3S Balance毛细水测试仪微量式测试样品垂直芯吸性能；研制开发了Demand Absorbency—液体水平芯吸测试仪测试面料水平芯吸性能.这三种不同的芯吸测试方法可以比较全面地表征样品在不同芯吸水源、芯吸方式下的芯吸性能,形成一个比较完整的纺织材料吸湿导湿性能测试体系.
采用OCA40 Micro光学视频接触角测量仪对有限水源条件下的液滴芯吸微观现象进行观察研究.首次提出了液滴芯吸过程中根据芯吸高度和芯吸时间的关系可以分为芯吸准备时间和主体芯吸时间.通过分析比较液滴芯吸过程的总体芯吸时间和主体芯吸时间的长短以及这两段时间的分布,发现十字形和扁平形纤维集合体具有较快的主体芯吸时间.扁平形面料的主体芯吸时间最短,芯吸速率最大,然而芯吸准备时间相对较长.综合来看,十字形面料的芯吸效果最为优异.对液滴芯吸主体时间进行线性拟合分析,发现这六种异形面料的芯吸动力学都体现了很好的线性效果.对COOLDRY／棉混纺面料和U型／棉双层吸湿面料的研究结果表明,液滴在混纺面料中的芯吸动力学仍保持很好的线性关系.
以三种非织造布功能型吸湿面料为例,选用3S Balance毛细水测试仪,采用垂直芯吸测试方法来研究面料芯吸液体重量与时间的动态关系.通过测量面料芯吸时*形成液柱的重量,计算了面料表面芯吸动态接触角均为50～60°,左右；在芯吸动力学的基础上,探讨了面料内部的毛细芯吸动态接触角的算法,发现纺织材料内部的动态接触角在液体动态传输时基本上为0°,,因此纺织材料内部的液体流动是引起芯吸现象的主要因素.通过分析面料芯吸液体的芯吸动力学,基于Washburn液体毛细流动原理,将芯吸重量与芯吸时间的平方根拟合发现二者具有很好的线性关系,线性拟合度均达到95％以上.采用毛细空隙当量半径表征动态芯吸时的面料内部毛细空隙的尺寸,计算结果与第二章我们建立的计算机模拟结果基本一致,属于同一数量级10~(-6)m水平.分析了面料内部芯吸的液体体积以及面料的液体承载系数,来对比面料和液体对芯吸效应的影响,认为不是所有的液体在纺织材料内发生芯吸现象时都可以占满所有毛细孔隙.比如液态水在V7中芯吸时的充满率为90％左右.纤维材料本身的亲水性能对芯吸时的膨胀、毛细空隙尺寸、动态接触角影响较大；面料加工和染整工艺中添加的亲水或疏水性化学试剂对芯吸效果也具有一定的影响,需要根据产品用途选定试剂的水性；在液体中加入定量的有机表面活性剂,有助于芯吸效应.
研制了Demand Absorbency—液体水平芯吸测试仪,使用该仪器对三种非织造布吸湿面料的芯吸性能进行了水平芯吸测试和分析表征.通过对实验数据的对比分析和探索性测试,逐步提出实验步骤的修正方案,结果证明修改之后测试得到的数据具有良好的规律性.面料水平芯吸测试结果表明,在一定压力条件下,面料芯吸达到饱和的过程中,吸湿重量与时间平方根呈良好的线性关系,且拟合度均在99％以上.因此纺织材料的液体水平芯吸与垂直芯吸一样也符合Washburn毛细芯吸原理.芯吸达到饱和时,液体并没有占据面料内部所有的毛细空隙,液体充满率在70～80％左右.面料芯吸饱和量与芯吸速率不具有线性相关性.芯吸速率受到面料芯吸给水方式影响,即面料与液体直接接触的芯吸面积.
面料的垂直芯吸和水平芯吸在原理上都符合Washburn毛细芯吸原理,但是芯吸给水方式的差异导致了二者分别具有一些不同特征.两种测试方法给水方式的不同,使得面料接触水源的面积大大不同,从而导致面料的综合芯吸效应表现出各自不同的动力学特征,一般地,水平芯吸速率是垂直芯吸的4～5倍左右.在研究面料的微观精确芯吸动态力学时一般可以采用垂直芯吸方式,而在表征面料的大量吸水性能时更适合采用水平芯吸方式.只有根据产品不同用途和接触水源量大小的不同来确定测试方式和表征办法才是合理而有效的途径.
本课题的异形纤维模拟理论为化学纤维品种开发提供了有力理论支撑；明确了液体在异形纤维集合体内流动的特征；为吸湿类面料的规范化测试与表征研究建立了理论依据.
第二篇纺织材料与纺织品设计论文样文：纺织品负离子特性及测试系统研究
负离子纺织品是近年功能纺织品发展的新方向,它是指在一定物理刺激下,会激发产生负离子的纺织品.由于空气负离子具有稳定精神、促进新陈代谢和血液循环、恢复疲劳、维持健康等保健功效,进入90年代以来,越来越受到人们的重视.随着对纤维材料认识的不断深化和测试手段的改进,本论文课题研究发现许多天然纤维和大豆蛋白纤维也能发射负离子.因此,能发射负离子的纺织材料就可分为三大类：一是利用自然界能发射负离子的矿石、珊瑚化石等材料,通过纳米技术,共混技术,后整理技术与纺织材料结合形成的纺织品；二是本身能发射负离子的纯天然纤维面料棉、毛、丝、麻；三是能发射负离子的大豆蛋白纤维面料(由于大豆蛋白纤维是PVA与大豆蛋白的结合体,故单独列为一类).其中,第一类负离子纺织品发射负离子的机理已经清楚,但发射负离子的定量规律没人研究.后两类发射负离子的现象刚刚发现,机理尚不清楚.因此,进一步从宏观和微观的角度,系统地认识纺织材料发射负离子的机理、规律、特性十分有必要,它将有力推动负离子纺织品的发展与应用、进一步推动大豆纤维的研究、开发与应用.
本文以天然纤维织物和大豆蛋白纤维织物为对象,研究其负离子发射特性,与添加负离子材料的皮革、粘胶织物、涤纶织物进行性能对比,并且对纺织品负离子测试系统和测试方法、纺织品负离子特性影响因素以及其产生机理等方面做较为深入的研究.
针对目前国内外都没有统一的关于纺织品负离子发生量的测试方法标准,本文首要工作就是对纺织品负离子特性的测试方法进行创新,建立纺织品负离子测试系统,代替目前测试纺织品负离子常用的手搓法,提高了测试结果的准确性.针对纺织品负离子产生效果受物理刺激的影响,分别研制了平摩式负离子激发装置和悬垂摆动式负离子激发装置.这两种装置通过运动机构模拟纺织品实际穿着使用过程中摩擦、摆动的受力方式,适用于不同用途纺织品及纺织品在不同受力方式下的负离子测试.采用DLY—2空气离子测量仪与计算机进行联机控制,通过软件设计提供绘图、统计和分析等数据处理功能,提高了整个测试系统的自动化程度.通过实验分析,分别制定了平摩式负离子测试实验方法和悬垂摆动式负离子测试实验方法,确定测试步骤和测试条件.本课题研制的纺织品负离子测试系统与手搓式负离子测试法相比,测试手段规范、全面,测试装置自动化程度高,测试方法也更为科学.该系统为纺织品负离子特性的研究提供了有效的测试手段.
借助纺织品负离子测试方法和测试系统研究天然纤维织物和大豆蛋白纤维织物的负离子特性.进行了系列实验,包括平摩作用方式下,摩擦时间对负离子发生量的影响,摩擦时间对试样表面静电压的影响,摩擦正压力对负离子发生量的影响,摩擦正压力对试样表面静电压的影响；悬垂摆动作用方式下,摆动时间对负离子发生量的影响,摆动频率对负离子发生量的影响,环境温度对负离子发生量的影响,相对湿度对负离子发生量的影响,悬垂摆动测试条件的优化设计和负离子的动态变化实验等.
实验结果分析表明：1、天然纤维织物和大豆蛋白纤维织物在平摩和悬垂摆动的作用方式下都能产生一定量的负离子.在平摩作用方式下,其试样尺寸较小,环境温度20±,2℃,相对湿度60±,3％大气条件下,天然纤维织物和大豆蛋白纤维织物的负离子发生量介于负离子涤纶和负离子粘胶织物之间,负离子发生量不超过500个／cm~3.2、在悬垂摆动作用方式下,试样尺寸较大,环境温度25±,3℃,相对湿度65±,3％的大气条件下,天然纤维织物和大豆蛋白纤维织物的负离子发生效果显著,负离子发生量在1400～2300个／cm~3的范围内(负离子皮革的负离子浓度均值1580个／cm~3),其中棉织物的负离子发生量较低,麻、丝和毛织物负离子发生量相接近,大豆织物负离子发生量较高.3、负离子发生特性具有饱和性,不会随外界物理刺激的作用时间和作用强度的增加而无限增加.4、负离子发生量随测试环境的改变而改变.通常低温条件下的负离子发生量少,超过一定温度后负离子发生量随温度的增加而增加,且上升趋势明显；湿度对材料负离子发生量的影响较复杂,呈先升后降再升的变化趋势,且只有在湿度很大的情况下才呈明显上升趋势,由于湿度对纺织材料的负离子发生特性存在正、负两方面的影响,因此最终效果没有温度对负离子发生特性的影响显著.5、纺织材料的负离子发生特性与材料内部结构相关.纤维素纤维织物间的负离子变化趋势相似,蛋白质纤维织物间的负离子变化趋势相似,也就是说,同类型纤维织物的负离子发生特性相似.6、不同类别织物在不同物理刺激的作用下,负离子的发生效果不同.如丝织物类的轻薄面料在摆动作用方式下的负离子发生效果比在压紧平摩的作用方式下要好.7、材料的静电特性对纺织品负离子特性有重要影响.通过静电实验和负离子平摩式测试实验的对比,说明负离子发生量与织物表面静电压正相关,影响材料静电特性的因素同样会影响其负离子特性.
本文通过理论分析和实验验证对天然纤维织物和大豆蛋白纤维织物产生负离子的机理进行探讨.静电实验表明天然纤维织物和大豆蛋白纤维织物均具有静电特性,在摩擦、摆动等机械作用下表面会产生电荷,是负离子产生的能量源.由于织物表面毛羽的存在,根据尖端放电理论,在毛羽尖端处电荷密度剧增,尖端附近的电场也随之增大,能够使附近的空气电离或水分子电解,从而产生负离子.毛羽尖端点数实验表明织物表面毛羽尖端数增多会导致其静电压下降、负离子浓度增加.对聚四氟乙烯板和涤纶长丝织物进行负离子测试(前者根本没有毛羽,后者有极少的毛羽),结果表明没有负离子产生,尽管聚四氟乙烯板的表面静电压高达20kV,纯涤纶长丝织物的表面摩擦电也很高,但是缺少毛羽的尖端放电效应还是不足以电离空气,产生负离子.这些实验证实表面静电和毛羽尖端放电的共同作用是织物产生负离子的主要原因.
经过实验分析,天然纤维和大豆蛋白纤维虽然其分子结构中含有结晶区,但未经极化处理的织物压电效应较小,经极化处理过后,能测到较大的压电应变常数值.再对极化织物压电性来源进行分析,结论是压电效应主要是由极化电极注入电荷引起,也就是说未经极化处理的天然纤维织物本身的压电性比较弱.由此可以认为,压电性机理在一般天然纤维织物和大豆蛋白纤维织物产生负离子的过程中起次要作用.
第三篇纺织材料与纺织品设计论文范文模板：微波低温等离子体引发聚合P（AMPS/NIPA）凝胶及其智能纺织品的研究
本文以设计的新型P(ANIPS/NIPA)二元智能凝胶为机敏材料,将其应用于纺织品上,研发具有温度和pH值双响应能力的智能纺织品.通过凝胶的吸水溶胀和失水收缩作用,封闭或敞开纺织品的纱线及纤维间的缝隙,使得织物的耐静水压、透湿性、透气性等服用性能指标得以智能调节,随外界环境因素(如:温度和pH值)的变化而变化.
首先用AMPS(2—丙烯酰胺—2—*丙磺酸)单体的微波低温等离子体引发聚合了PAMPS凝胶,通过正交设计初步探讨了微波低温等离子体处理时间、功率、交联剂浓度、单体浓度和聚合温度等因素对PAMPS凝胶性能的影响,并对凝胶的pH敏感性和温度敏感性进行了研究.结果表明,PAMPS凝胶具有很高的吸水能力和溶胀比,同时对pH值有较强的响应能力. 在此基础上,结合NIPA(N—异丙基丙烯酰胺)的结构特征和PNIPA的温敏性,用微波低温等离子体引发聚合了P(AMPS/NIPA)二元智能凝胶,详细探讨了微波低温等离子体处理功率、处理时间、总单体浓度、AMPS单体浓度、交联剂浓度及聚合反应溫度等因素对P(AMPS/NIPA)二元凝胶溶胀性能的影响,并对其三维交联结构、热稳定性、失水-吸水动力学、温度敏感性、pH敏感性、体积复原性等进行了研究,确定了适合微波低温等离子体引发聚合P(AMPS/NIPA)二元智能凝胶的最佳工艺.研究表明,P(AMPS/NIPA)二元智能凝胶具有高的溶胀比,较好的失水-吸水可逆性、体积复原性和响应速率,同时对温度和pH值有良好的响应性. 此后用微波低温等离子体引发纺织材料的接枝聚合反应,分别研究了棉针织物接枝AMPS和棉、涤棉混纺针织物接枝AMPS/NIPA二元单体,使智能凝胶以接枝的方式添加到纺织材料上,详细探讨了微波低温等离子体处理功率和时间、总单体浓度、AMPS单体浓度、交联剂浓度及聚合反应温度和时间等因素对增重率(接枝率)的影响,通过正交设计、方差分析及数理统计对各影响因子进行分析,确定了微波低温等离子体引发接枝聚合的最佳工艺条件,对接枝纺织材料的失水-吸水动力学、温度敏感性、pH敏感性等进行了研究,对接枝前后棉、涤棉混纺针织物的静水压、透湿性和顶破强力等服用性能指标进行了对比和综合评价.研究表明,P(AMPS/NIPA)二元智能凝胶接枝到纺织材料后,仍具有较好的温度敏感性、pH值敏感性以及较好的失水-吸水可逆性和响应速率,但溶胀比有所下降,接枝后织物的耐静水压有大幅度提高,透湿性有所下降,顶破强力有所降低.第四篇纺织材料与纺织品设计论文范例：基于Steiner最小树理论的经编织物稳定性研究
近年来,由于世界各地区冲突和战争不断,恐怖事件蔓延不止,因此防刺防弹及防爆等防护材料的开发和研究越来越受到重视.纺织结构复合材料具有优良的物理性能,其比强度、比模量均比金属材料高,其抗震性、减震性也大大超过金属材料,更重要的是它具有较好的吸能特性,且无“二次杀伤效应”.理论和实践都证明,它是一种防护性能优异的、理想的复合材料.
纺织结构复合材料的性能不仅与材料本身有关,而且也与其结构密切相关.针织物因其独特的几何结构,具有较好的吸能和抗外力特性,目前广泛应用于各种复合材料以改善其力学性能.针织物的各种线圈结构形成了各种各样的网眼形状,如三角形、四边形、六边形、圆形等等.目前对于经编织物网眼几何结构特征的深入研究还很少.本文在前人研究的基础上,建立了一种经编织物的网眼拓扑结构,并分析了该拓扑结构的稳定性和节约性.为了进一步研究具有该拓扑结构的织物的防护性能,本文重点研究了具有四边形和六边形网眼的经编织物.
根据四边形和六边形经编织物网眼的特点,我们引入了方格和Steiner最小树拓扑结构.由图论中的相关定义可知,Steiner最小树是连接给定n个点的最小网路.本文分别对具有方格和Steiner最小树拓扑结构的经编织物的最小单元进行几何推理分析,得到结论：当两种织物具有相同材料时,具有Steiner最小树拓扑结构的织物用料最省.为了对比四边形和六边形经编网眼织物的力学性能,本文分别对这两种织物的最小拓扑结构单元进行了力学分析,得到Steiner拓扑结构稳定性较好.即当两种织物受到相同外力作用时,具有Steiner拓扑结构的织物具有较好的抗外力特性,从而不易受到破坏.
在对具有方格和Steiner最小树拓扑结构的经编织物进行上述静力学分析之后,本文分别对这两种织物系统地进行了纬向、经向、局部纬向、局部经向撕裂和顶破性能测试.撕裂测试结果表明撕裂方向和织物的局部破坏对具有Steiner最小树拓扑结构的织物撕裂性能的影响较小；相反,对具有方格拓扑结构的织物的撕裂性能影响较大.该测试结果从力学的角度验证了Steiner最小树拓扑结构稳定性较好,具有该拓扑结构的织物具有良好的力学性能.为了模拟织物的多向受力情况,本文对具有Steiner最小树拓扑结构的织物进行了顶破性能测试.该测试结果亦表明具有Steiner最小树拓扑结构的织物具有较好的抗顶破能力.另外在织物的撕裂和顶破试验过程中,发现了一个有趣的现象：在材料相同的条件下,随着Steiner最小树结构单元尺寸的减小,织物的力学性能逐步增强.
由于试验的随机性和定量性,本文试图获得能够普遍描述具有Steiner最小树拓扑结构的织物稳定性的力学模型.采用量纲分析法,建立了具有Steiner最小树拓扑结构的经编织物撕裂和项破模型,并用实验数据确定了各指数的取值范围.撕裂模型可表示为△L等于k·,r·,(π1)α(π2)β,其中△L为第一个Steiner最小树拓扑结构单元破坏时织物的伸长量,r为纱线半径,π1等于d/r,π2等于F/E·,r2,d为网眼的内接圆直径,E纱线弹性模量,F织物撕裂强力.通过该模型,我们可以得到影响织物撕裂性能的两个主要参数：几何参数π1和力学参数π2.根据π1和π2及其各自指数α和β,我们可以判断织物的撕裂性能.在对具有Steiner最小树拓扑结构的织物进行纬向、经向、局部纬向和局部经向撕裂的量纲分析之后,我们发现,对于相同最小结构单元尺寸的织物而言,α纬与α纬局的值和α经与α经局的值相差很小,β纬与β纬局的值和β经与β经局的值也非常接近；对于不同最小结构单元尺寸的织物,其撕裂性能随着最小结构单元尺寸的增加而减小.因此撕裂特性(吸收的总能量)主要取决于织物的几何特性,与撕裂形式几乎无关,即织物的撕裂方向或局部破坏并不影响织物的整体性能.顶破强力模型可表示为F等于k·,Er2(△L/r)α(d/r)β,其中α和β分别为待定指数,d为网眼的内接圆直径,E纱线弹性模量,△L为织物的顶破伸长.根据具有Steiner最小树拓扑结构的织物的顶破试验数据得到,α等于5.16,β等于-1.02.即在材料相同的条件下,织物的顶破强力随着Steiner最小树拓扑结构的尺寸减小而增大.通过对具有Steiner最小树拓扑结构织物的撕裂和项破进行量纲分析,我们从理论的高度验证了Steiner最小树拓扑结构的稳定性.
我们知道Steiner最小树是碳纳米管的几何基础,且碳纳米管结构非常稳定,具有良好的防弹防爆作用.然而由于碳纳米管纤维的制备比较困难,且价格昂贵,故碳纳米管用于防护纺织品不易普及.相对而言,经编织物价格极其低廉.根据本文的研究可知,Steiner最小树也是六边形网眼织物的几何基础.通过对具有Steiner最小树拓扑结构的经编织物的力学性能研究,得到将其用于防爆纺织品结构复合材料的增强相具有一定的可行性.本文在对防爆纺织品的防爆原理进行初步探索后,应用力学中的摩擦自锁原理和Steiner最小树拓扑结构的稳定性对防爆纺织品的微观结构进行优化设计,并提出了可旋转的Steiner最小树层次结构.由于具有Steiner最小树拓扑结构的织物的力学性能随着其结构单元尺寸的减小而增加.根据此特点,我们可以设计层次结构的和可旋转的具有Steiner最小树拓扑结构的防爆纺织品,最小层次可达到纳米或微米级.当纺织品被破坏时,纺织品的局部破坏并不影响整体的稳定性,理论上该纺织品有良好的自愈能力,因此具有优异的防刺防弹和防爆功能.
本文的研究有助于理解经编织物的拓扑结构性能.同时,对于设计和制造具有Steiner最小树拓扑结构及其变形的织物,使其用于防护纺织品,尤其防爆服的生产,具有重大的理论价值和现实意义.
第五篇纺织材料与纺织品设计论文范文格式：基于FMRI的织物触觉刺激大脑感知表征
织物材料对人体触觉刺激的研究,在传统纺织科学领域内,多发生于织物手感风格和织物接触舒适性.这两方面的表征或评价方法有多种,但不外乎物理学方法、心理学方法和生理学方法.前人使用这些方法,尤其是物理性能的测量与评价,得出了很多有意义的成果,并取得了较为系统的结论和形成了较为规范的表征方法.但是,对于人体对织物刺激感知的生理量表征上,由于研究技术的局限,一直没有得到突破性的进展,更没有形成针对性和有效的研究方法.上世纪90年代功能磁共振成像(fMRI,functional Magnetic Resonance Imaging)技术的出现和发展为此带来了希望,利用先进的大脑功能成像技术,可以得到最为根本的大脑感知反应结果.本课题将此技术引入到织物感知与舒适性评价研究,通过观察人体皮肤受到织物接触刺激时,大脑的感知反应信号,从而研究和表征人体对织物刺激所感知的大脑反应生理量,为定量表征织物风格和舒适性的生理感知提供直接和本征的表达.通常人们都以手掌(人体无毛区皮肤)触及织物来评价织物性能的优劣,但在实际使用中,织物(特别是贴身服装类纺织品和床上用品类纺织品等)大多数情况下都是与人体的有毛区皮肤的接触.为了判析有毛皮肤区和无毛皮肤区接触感知的同异性,本文利用fMRI技术观察了丝织物和亚麻织物分别摩擦刺激人体前臂(有毛区皮肤)和手掌(无毛区皮肤)的大脑感知信息,9名男性志愿者参加了实验测试,并用以统计参数图(SPM,Statistical Parametric Mapping)为主的多种数据处理工具对受试者的大脑感知图像进行了针对性的数据处理.结果表明,不论是丝织物还是亚麻织物,无毛区皮肤受到织物刺激时,受试者大脑的激活点更多地发生在体感区,而有毛区皮肤受到织物刺激时,受试者大脑的激活点更多地发生在情感区.而且有意思的是,负激活的结果正好与此相反,无毛区皮肤受到织物刺激时对应大脑中的负激活点更多地发生在情感区,而有毛区皮肤对应的负激活点更多地发生在体感区.所谓负激活是指大脑在此脑区的正常活动受到抑制.该结果说明织物对无毛区皮肤的刺激更有利于织物物理性能(如风格相关物理量的指标)的感知与评价,而对有毛区皮肤的刺激则更有利于织物接触相关情感信息(如接触舒适性的生理量)的感知与评价.本文为进一步证实上述结果与推断,探讨了人体大脑对织物接触舒适性的感知原理和织物风格的感知原理及量的表达,其中,主要特征值为激活强度和激活范围(激活体素的个数),能定量表征该感知量大小及其敏感程度,即大脑对织物风格或舒适性的感知量的强弱.对于织物舒适性的大脑感知研究,由亚麻、丝两种织物对受试者前臂刺激的大脑激活结果显示,当辅助实验员用丝织物摩擦刺激受试者的前臂皮肤时,相比亚麻织物,受试者大脑中的后脑岛皮质区的激活强度更大,强度比可达1.2,且激活范围更广,激活体素个数比可达1.7,而且大脑中的后脑岛皮质区为更为敏感和准确的感知,可以为织物舒适性的研究提供参考.对于织物风格相关物理指标的大脑感知表征研究,本文首先用kes织物风格测量系统对丝、亚麻两种织物的各种物理指标进行了测量,随后用fmri技术观察了8名受试者分别用手指触摸丝织物和亚麻织物时,大脑的反应情况,并调查了受试者对这两种织物的主观感觉差异比较结果.主观评价结果显示,所有受试者都认为丝织物比亚麻织物手感更为柔软,用手指触摸表面时,粘涩阻碍感比亚麻织物更强,而表面粗糙感比亚麻织物小,这与此两种织物的kes测量结果完全一致.大脑fmri结果表明,受试者分别触摸两种织物时,对侧大脑中的躯体感觉区和运动区都有明显的激活反应,另外,后脑岛皮质区和布洛卡氏语言区(broca',sarea)也有少量的激活发生.两种织物的激活结果相比较来说,两种织物在次级躯体感觉皮质(secondarysomatosensorycortex,sii)的激活差异并不明显,不同的是,丝织物对应大脑激活结果的初级躯体感觉皮质(primarysomatosensorycortex,si)和运动区激活强度和激活范围都比亚麻织物大,其中,si区的激活强度和激活范围分别为亚麻织物的1.14倍和2倍,运动区的激活强度和激活范围分别为亚麻织物的1.12倍和2.73倍.结合两种织物相关物理指标的KES测量结果、受试者对两种织物触摸感觉的主观评价比较结果,以及大脑反应的fMRI结果,本文分析讨论了大脑对织物物理性能指标的感知原理,并对织物柔软感、表面粗糙感和表面粘涩感的大脑特征功能区进行了推断,认为与织物宏观物理方面的性能(如织物柔软感)对应的大脑特征功能区很可能在SI区,而与织物微观物理方面的性能(如表面粗糙感和粘涩感)对应的大脑特征功能区很可能在SII区,特别是其顶岛盖(Parietal Operculum)中的子分区OP1区.具体的说,丝织物比亚麻织物手感柔软,所以其对应的大脑SI区中的激活反应较大,而丝织物表面较强的粘涩感及亚麻织物表面较强的粗糙感都对大脑中的OP1区产生了激活作用,最终导致两种织物对应的OP1区激活结果相差不明显.另外,对侧大脑中动运区特别是辅助运动皮质MII区的激活情况对织物表面性能相关的某些指标(如粘涩感或滑糯感)信息具有一定的参考价值.然后,为了进一步验证以上推断和分析两种织物在以上两个分区中的大脑反应差异,本文利用感兴趣区(ROI,Region of Interest)分析法对fMRI实验中受试者触摸织物任务时,大脑在以上相关脑区的反应信号变化情况进行了计算,结果表明,受试者用手指触摸丝织物时,大脑在SI区和OP1区两个感兴趣区中的信号变化百分比,都比触摸亚麻织物时大,其中SI区为1.25倍,OP1区更是达到1.75倍.从而证明了以上推论的合理性,而且OP1区中的信号变化结果说明,在实验中受试者大脑中的OP1区对丝织物表面粘涩感的响应程度很可能大于对亚麻织物表面粗糙感的响应程度.最后,根据本文实验过程和实验结果中存在的问题,针对不同的研究目的,提出了适合于织物刺激的大脑感知行为研究的功能磁共振实验范式,包括实验设计、接受织物刺激的人体皮肤位置以及织物刺激方式等,从而试图为织物手感(侧重于织物的物理性能)和织物接触舒适性(侧重于织物的触觉情感信息)的大脑感知研究提供原理参考、评价手段和方法依据.
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