防火服用蜂窝夹芯结构织物的热防护性能测评

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热防护服热防护性能测试方法的探讨

热防护服热防护性能测试方法的探讨引言:热防护服是产业用纺织品的一个主要品种，广泛应用于冶金、电力、林业、消防、公安等行业和部门，具有广阔的发展前景。

在热防护服的发展中，准确全面地测试和评价热防护服的热防护性能是促进热防护服研究和应用的一个重要基础。

本文在综合分析国内外热防护服热防护性能测试研究的基础上，对热防护服热防护性能的测试方法进行对比与分析，为我国热防护服热防护性能测试系统的发展和完善提供参考。

一、国内外热防护服热防护性能测试方法的比较热防护服是指对在高温条件下工作的人体进行安全保护，从而避免人体受高温伤害的各种保护性服装。

热防护服不仅具有普通防护服的服用性能，更必须具备在高温条件下对人体进行安全防护的功能。

热防护服的热防护性能取决于热防护服的使用场合和使用环境。

因为在不同的使用条件下，对人体造成伤害的热源有多种形式，如：火焰、接触热、辐射热、火花和熔融金属喷射物、高温气体和热蒸气、电弧所产生的高热，因此对热防护性能的要求也不同。

同时，热防护性能也与热源热量传递的方式有关。

通常，热量传递的方式有热对流、热传递、热辐射以及以上两种或三种方式的结合。

所以，在热防护服的实际应用中，针对不同的使用目的和使用环境，热防护服应具有不同的热防护性能。

但总体来说，热防护服必须具备阻燃性、隔热性、完整性和抗液体透过性等热防护性能。

热防护服的热防护性能可以通过一定的试验方法进行测试和评价，国内外在该方面都开展了广泛的研究，并制订了相应的试验方法和标准。

国内热防护服热防护性能测试方法的研究，前期着重于热防护服阻燃性能的测试和评价。

目前，我国已建立了较完整的织物阻燃性能测试方法和标准，其中包括垂直法、水平法、氧指数法、45°倾斜法烟浓度法等。

在热防护服阻燃性能测试中，我国借鉴国外同类标准，采用垂直法进行测试和评价，即测定织物续燃时间、阴燃时间和损毁长度等指标。

同时,我国还制订了《热防护织物防热性能、抗熔融金属冲击性能的测定》国家标准。

燃烧假人用于防火服热防护性能测试实验方法

燃烧假人用于防火服热防护性能测试实验方法参与应急救援的消防员常常需要面对高温和火焰等多种热威胁，作业人员必须穿着防火服以保护人体免受热伤害[1-2]不同的使用环境，对人体造成伤害的热源不同，热量传递的方式也不同，因此防火服需要具备阻燃性、隔热性、完整性等多种热防护性能[3-4]在防火服的发展中，如何准确全面地测试和评价服装的热防护性能是促进防火服研究和应用的一个重要基础.目前国内外学者对防火服热防护性能测试方法和预测模型进行了大量研究[5-7]，虽然传统的纺织品阻燃实验和 TPP实验可以评价织物的热防护性能，但却无法反映服装和服装配套作为一个整体的防火性能以及对着装者所能提供的保护程度，因为它忽视了服装制作过程的裁剪、设计及其他附加功能[8-9]客观全面地评测热防护服应该尽可能真实地模拟人体实际穿着防护服在火场中的状况[10]燃烧假人测试法采用假人置放于模拟热流量、燃烧时间和火焰分布均可控的火场环境，预测人体皮肤达到二度和三度烧伤的部位及程度，从而评估服装的整体热防护性能.其最大的特点就是可以快速、精准、可重复性地模拟闪火条件下人体与服装、环境的热交换[11].国外早在20世纪60年代就开始使用燃烧假人进行各种热防护服测评，而我国对于燃烧假人系统的开发较晚，多年来一直沿用垂直燃烧法和 TPP测试法来评价面料的热防护性能，从一定程度上制约了我国热防护服的研究和发展.民用防火服对国民消防安全有重要作用，优良的热防护性能是其最重要的功能之一.基于东华大学功能防护服装研究中心的燃烧假人系统—“东华火人”，本文对民用防火服的整体热防护性能进行了测评，分析了除面料以外的其他因素如服装设计与结构、服装表面的热收缩形变对热防护性能的影响，旨在探索影响防火服热防护效能的某些相关因素，为防火服装的优化设计提供依据.1 、实验1.1 试样本实验所采用的测试服装为某企业生产的3套同款同材质的民用防火服.该服装为长大衣、立领、连袖套，胸背部设计有反光带便于识别，上背处系有安全带便于逃生.防火服外层面料为芳纶1313，隔热层采用隔热棉，面料组合的 TPP值为33.8，大于行业标准规定的热防护值.三套防火服的成品规格如表1所示.1.2 实验方法测试仪器为东华大学功能防护服装研究中心的燃烧假人系统“东华火人”.该系统完全满足ISO13506、ASTMF1930等燃烧假人系统测评的相关技术指标.假人本体尺寸采用中国成年男性标准体型，全身设置135个热流传感器，覆盖了躯干、头、手、足等各个部位，不仅可用于热防护服装的测评，还可满足头盔、手套、防火靴等整套热防护装备测评的需要;另外，该燃烧假人还设置了肩、肘、髋、膝和踝等关节，以及旋转、滑移系统，可以模拟人体各种姿势和活动状态[12].实验中，将穿着防火服的燃烧假人置于实验室模拟的燃烧环境中，并暴露一定时间，通过假人身上分布的135个热传感器测量和计算透过被测服装传导到人体表面各部位的热量和温度，预测人体烧伤的情况，评价服装的热防护性能.3套防火服的测试条件如表2所示.实验前，通过标定使得平均热流达到标准所规定的84±2kW/m2，标准偏差控制在21kW/m2 以内.实验中通过视频记录燃烧过程，观察燃烧过程中服装的实时变化.着装燃烧测试场景如图1所示.为了量化燃烧后服装的表观变化，利用软尺测量燃烧前后防火服领子、衣身、袖子等关键部位的尺寸，并在服装上对应假人热流传感器的部位盖上直径为5cm 的圆形印章.印章上有纵、横、左斜、右斜4个方向的印记，测量燃烧后各方向印记的长度变化量，即可得到服装各个方向的收缩率，收缩率α的计算方法如下式所示：α= (L-L1)/L×100% (1)式中：L 为燃烧前印记的长度，cm;L1 为燃烧后该印记的长度，cm.2、结果与讨论2.1 皮肤烧伤度评价结果燃烧假人测试结果显示，穿着1号和2号防火服，假人表面均未达到烧伤级别，而穿着3号防火服，假人表面出现了较大程度和范围的烧伤，其烧伤分布如图2所示.假人总表面积为1.816m2，当穿着3号服装，假人表面总烧伤面积比为62.6%，其中三度烧伤面积比为28.0%，二度烧伤面积比为34.6%(一度烧伤不纳入烧伤面积统计中).烧伤最为严重的部位集中在臀腹部、胸背部、大腿部、小腿部以及头部，手臂部位烧伤程度较小.另外防火衣下摆与脚套重合部分覆盖的膝关节几乎没有烧伤.对比3套服装的测试条件，3号防火服在12支喷火器共同作用的环境中燃烧了6s，无论是燃烧时间还是火焰作用面积都明显大于1号和2号服装.此外宽大的下摆使得火苗迅速上窜到服装内，火焰在阻燃性相对较差的服装内表面持续燃烧将近10s才熄灭，从而使得实验中燃烧假人穿着3号防火服时体表出现了较大程度的烧伤.而将1号和2号防火服的下摆利用省道减小开口后，火苗并没有窜入防火服内部，防火服也没有发生续燃现象.因此减小服装关键部位的开口，提高服装内层材料的阻燃性能更有利于提高其热防护效能.另外实验中还观察到服装胸部的反光带续燃和熔融现象比较严重.虽然 TPP测试中，该服装满足相关要求，但反光带的性能并没有得到反映. 这也说明服装的热防护性能不仅与面料的性能有关，服装的款式结构设计，服装的辅料及配件如纽扣、魔术贴、反光带以及服装的使用环境对于防护服的整体热防护性能同样重要.2.2 服装的热收缩形变3号服装燃烧实验后发生明显的收缩，且多处出现破洞，露出了隔热层.由于3号防火服燃烧后受损严重，以致不能准确测量燃烧实验后服装关键部位的尺寸，因而在分析燃烧后服装表面的收缩形变时，主要针对1号和2号防火服.根据表3，对于1号和2号服装，燃烧后衣身各部位的收缩量普遍大于袖子各部位的收缩量.衣身上收缩量最大的部位为臀宽，平均在11cm 左右，其次为腰宽，收缩量由臀部向胸部方向逐渐减少.另外，衣身纵向上总长度的收缩量也较大，达到7cm 左右.穿着1号服装时立领外围的收缩量达到8cm，明显大于2号服装立领外围的收缩量，这可能与实验中1号防火服配备了防火面罩有关.穿着1号防火服时颈部的立领需与面罩外壁紧密贴合，从而使燃烧实验中立领接触火焰的面积增大.对1号和2号服装的关键部位尺寸收缩率进行方差分析，发现两者没有显著性差异，p>0.05.1号和2号服装为材质、款式和大小完全相同的两件服装，服装的收缩率差异不显著说明两次燃烧热源分布一致，实验结果稳定，可重复性强.根据公式(1)，计算服装上每个印章在纵、横、左斜、右斜4个方向的收缩率，然后取平均值，得到服装上对应传感器部位的收缩率，其分布如图3所示.可以看出，正面收缩率在5%以上的部位多于背面，同时正面的严重形变部分较背面处于偏下位置，正面主要形变区域为臀线上3cm 至膝下，背面主要形变区域为胸线至臀线下3cm 左右，这可能与燃烧假人站立时衣下空气层的分布和该部位获得的热流量大小有关.服装正反两面均在腹臀部收缩最大，收缩率在15%～20%之间.以服装左片腹臀部上的印章形变为例，得出印章在各方向上的形变率，如表4所示.根据SPSS16.0 的统计分析结果，同一印章部位在横、纵和斜向的形变率无显著差异，p>0.05.说明对于该实验服装，同一部位在不同方向收缩较为均匀.综上所述，在燃烧假人测试中，1号和2号防火服的主要形变范围为胸部至膝下区域，其中形变最为严重的部位为腹臀部.形变不仅影响服装的结构尺寸还会破坏服装的完整性，降低服装对人体的防护能力.当服装继续暴露在火焰中，假人胸部至膝下的区域发生烧伤的机率将会显著增加，因此服装表面的收缩形变在一定程度上也会影响服装的热防护性能。

各国不同的防火阻燃性纺织品的评价标准

各国不同的防火阻燃性纺织品的评价标准绝大部分的纺织材料是可燃的，即使通过阻燃技术处理也难以阻止纤维在火焰中燃烧。

但通过阻燃处理的纺织品会不一致程度地降低燃烧速度或者离开火源后能够迅速停止燃烧，因此阻燃是一个相对的概念。

在人们日常生活中，各类火险隐患无所不在。

为了减少由于纺织品易燃引起的火灾事故，减少由此造成的对人生命与财产安全的危害，纺织品燃烧性能的测试受到了世界各国的高度关注。

针对纺织品的不一致用途，世界各国制定的阻燃法规也已由飞机内饰纺织材料、地毯与建筑装潢材料逐步扩大到睡衣、家具沙发套、床垫与室内装饰物等。

英国、美国、日本等国家还以法律形式规定：妇女、儿童、老年人、残疾人的服装与睡衣务必是具有阻燃功能的，且须在产品上标明。

中国在这方面的立法与标准化工作也在不断加大力度。

评判标准评判织物的阻燃性能通常使用两种标准：一是从织物的燃烧速率来进行评判。

即通过阻燃整理的面料按规定的方法与火焰接触一定的时间，然后移去火焰，测定面料继续有焰燃烧的时间与无焰燃烧的时间，与面料被损毁的程度。

有焰燃烧的时间与无焰燃烧的时间越短，被损毁的程度越低，则表示面料的阻燃性能越好；反之，则表示面料的阻燃性能不佳。

另一种是通过测定样品的氧指数(也称极限氧指数)来进行评判。

面料燃烧都需要氧气，氧指数LOI是样品燃烧所需氧气量的表述，故通过测定氧指数即可判定面料的阻燃性能。

氧指数越高则说明维持燃烧所需的氧气浓度越高，即表示越难燃烧。

该指数可用样品在氮、氧混合气体中保持烛状燃烧所需氧气的最小体积百分数来表示。

从理论上讲，纺织材料的氧指数只要大于21%(自然界空气中氧气的体积浓度)，其在空气中就有自熄性。

根据氧指数的大小，通常将纺织品分为易燃(LOI<20%)、可燃(LOI＝20%～26%)、难燃(LOI＝26%～34%)与不燃(LOI>35%)四个等级。

事实上，几乎所有常规纺织材料(纤维)都属易燃或者可燃的范围。

热防护服防护性能测试评估方法

热防护服防护性能测试评估方法热防护服是指对在高温条件下工作的人体进行安全保护，从而避免人体受到高温伤害的各种保护性服装，它主要用来减少热在人体皮肤上的积聚，从而保护皮肤不被烧伤或灼伤。

因此，许多安全防护行业要求职工工作中须穿着防护服装，以防高温辐射。

即使在穿着防护服装的情况下，在极高温环境中人体也有可能被高温灼伤皮肤，因此，很多研究者就热防护服装和织物的热防护性能进行了大量的研究。

目前已研制出小规模(Bench—top tests)测试、火人测试及美国伍斯特军事学院的热属性评价装置(Thermal Properties Test Fixture，T阳F)¨J，用来评价各种热危险环境下织物或服装的热防护性能。

从国外所述文献[8—11]来看，定量的评价热防护服装的热防护性能过程中，需要运用皮肤传热模型，并结合Henriques皮肤烧伤方程，才能得到人体皮肤达到二级烧伤所需时间t：，但是所有的皮肤传热模型都是基于如下的Pennes传热方程建立的：从物理学与生理学来说，Pennes皮肤传热方程的本身就存在着一些问题，尤其是在瞬间的高温传热过程中。

实际上，该模型是在基于经典的Fourier热流定律基础上建立起来的，这也就是隐含着这样的一个假设，即认为介质中的热传播速度无限大，这就相当于只要介质内某处温度发生变化，就会瞬间引起另一点的温度变化，然而对于像人体皮肤这类生物组织来说，热量从一点传输到最近一点需要对热扰动响应作出反映的松弛时间丁H3。

，因此，在评价热防护服热防护性能时，需要考虑到皮肤组织传热速度有限的因素，以使烧伤预测值更接近实际皮肤烧伤结果。

笔者介绍一种新型皮肤传热方程，即考虑了热量在皮肤传递速度有限的热波皮肤模型来测量皮肤的烧伤度，从而以此热防护服用织物层下皮肤烧伤级别来评价织物的热性能。

首先，通过模拟皮肤器表面的热电偶测量模拟器的温度，通过将温度值代入Diller法则公式决定皮肤模拟器吸收的热量值；然后，再将得到的热量值作为热波皮肤模型的边界条件预测皮肤基面温度，结合Henriques皮肤烧伤模型得到皮肤二级烧伤的时间；同时还比较了运用Pennes皮肤模型与TWMBT模型预测皮肤烧伤时间与皮肤温度变化的结果。

防火服织物的服用热防护性能评价方法

防火服织物的服用热防护性能评价方法李小辉;管曼好;李俊【期刊名称】《纺织学报》【年(卷),期】2015(036)008【摘要】针对当前国内外缺失有效评价服装热防护性能通用量化指标的现状,提出了基于织物热防护性能(简称TPP)测试的服装热防护性能评价方法.该服装TPP评价方法是通过拓展织物空气层厚度的TPP测试,同时对着装形态特征提取衣下间隙,然后将着装衣下间隙分布与织物不同空气层厚度的热防护性能值进行匹配与集成,从而获得服装热防护性能的评价指标.实验结果显示:相同织物条件下服装规格设计越贴体服装,热防护性能越差;相同规格条件下织物性能越好,服装热防护性能越好;该服装TPP评价与燃烧假人烧伤评价所反映的服装热防护性能一致,可与织物TPP值、燃烧假人烧伤评估共同作为服装热防护性能评价指标.【总页数】6页(P110-115)【作者】李小辉;管曼好;李俊【作者单位】东华大学服装·艺术设计学院,上海200051;东华大学功能防护服装研究中心,上海200051;东华大学现代服装设计与技术教育部重点实验室,上海200051;东华大学服装·艺术设计学院,上海200051;东华大学功能防护服装研究中心,上海200051;东华大学现代服装设计与技术教育部重点实验室,上海200051;东华大学服装·艺术设计学院,上海200051;东华大学功能防护服装研究中心,上海200051;东华大学现代服装设计与技术教育部重点实验室,上海200051【正文语种】中文【中图分类】TS941.19【相关文献】1.消防服用织物热防护性能的研究现状 [J], 韩伦;赵晓明2.防火服用蜂窝夹芯结构织物的热防护性能测评 [J], 杜菲菲;李小辉;张思严3.水分对消防服用织物导热系数及热防护性能的影响 [J], 陈萌;朱方龙4.光湿作用对消防服用多层织物热防护性能的影响 [J], 王珍玉;蒋璐璐;金艳苹5.消防服用织物湿态热防护性能的测试与分析 [J], 王诺;高翼强;吴艳杰;吴红艳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

消防服用国产新型织物的热防护性能研究

，
防护性能
TP P
来衡量消防服织物的
。
态为润湿状态
润湿状态
1
1
。
根据式 (2 )
。
，
计算
同时测试热防护性能
TP P
。
整体热防护水平
的含水率
同时织物含水
％ 50 ％
、、
实验按照
采用美国
T PP
一
NFPA l 97 l
标准进行
，
率为润湿状态 l 含水率的 7 5
25 ％时 2
、
3
3
．
结果与讨论
1
C S I 公
司生产的型号为
。
，
其润湿状态分别为润湿状态
3
、
各层织物的基础性能
外层织物基础性能测试结果见
026
热防护性能测试仪
实验时
m
。
．
润湿状态
润湿状态 4
，
。
计算出
总热流量为
(2 0 ± 0 1 )
引理孙抖历
20
18
趋势是增大的原因在于织物润湿后
。
两项影响因素分析与 T P 的相关性
．
P
值与 C l o 值
在抵抗热对流与热辐射时水分蒸发会
带走大量的热
，
。
C lo
值与隔热层密度在
，
醛
10 8
1
使温度上升速率减
。

防火岩棉夹芯板检测报告

防火岩棉夹芯板检测报告
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消防服热防护性能检测用热传感器的研究

消防服热防护性能检测用热传感器的研究*顾娟(上海理工大学机械工程学院,上海,200093)胡兆燕钱锋(上海理工大学医疗器械学院,上海,200093)摘要:叙述了消防服热防护性能检测对热传感器的具体要求,对四种应用在该领域的热传感器进行了比较和分析,概述其性能和特点。

关键词:热传感器,热防护性,消防服,检测,热电偶中图分类号:TN101192319文献标识码:A文章编号:1004-7093(2007)12-0041-040引言消防队员要面对许多不同的热环境,有可能是很危险的高温环境。

这种环境可能会导致消防人员严重皮肤烧伤甚至危及生命。

研究表明,消防队员在高达4@104J/(m2#s)的热流量的环境下只能暴露很短的时间[1]。

保护消防队员的消防服须具有良好的热防护性能,消防服的热防护性能需经过相关检测。

目前,国外已经成功研制开发了整体消防服热防护性能检测系统。

本文叙述了消防服热防护性能检测对热传感器的具体要求,对四种应用在该领域的热传感器进行了比较和分析,概述其性能和特点。

1热传感器的要求消防服热防护性能检测系统可配置多种热传感器。

热传感器的一个关键在于预测暴露在火场环境下的人体皮肤组织的烧伤程度。

美国北卡罗莱纳州大学已经成功开发了评价人体皮肤组织烧伤程度的实验装置系统。

一个模拟人身着热防护服暴露在火场环境下,测量其皮肤表面的热流*基金项目:上海市重点学科建设资助项目(p0502);上海市教委科研项目(05EZ56)收稿日期:2007-03-29作者简介:顾娟,女,1981年生,在读硕士研究生。

主要研究消防服热防护性能的检测方法。

量,输入计算机系统计算出导致的皮肤烧伤程度。

在模拟人的皮肤表面分布着122个热传感器。

改变热流量和暴露时间,可以模拟不同的火场环境。

这些热传感器提供的信息,对于暴露在火场环境下的整体防护服的热防护性能的评价非常重要。

消防人员要面临不同的热环境,可能导致不同程度的烧伤甚至死亡,所以在不同的热流量环境下准确测量热流量是非常重要的[2]。

蜂窝夹芯结构的无损检测技术

低频超声通常采用 1MHz 以下具有能量高、穿透力强的较大晶片直
图4 阵列式聚焦探头检测结果
径的探头，它可以穿透结构全厚度，缺点是探头直径尺寸偏大、分辨力低、较小缺陷容易漏检。采用低频超声检测蜂窝夹芯结构时，蒙皮分层、脱粘、蜂窝芯塌陷等缺陷都会造成底波波幅突降或消失（见图 5），对缺陷的定性、定量存在一定难度。低频超声常用于对结构质量进行快速筛查，以发现结构中存在的较大尺寸的缺陷，检测速度较高。 1.2 脉冲穿透法
复材检测
COMPOSITES TESTING
底波消失，原面波与底波间出现明显缺陷回波。
对蒙皮与蜂窝芯脱粘类缺陷，要针对蜂窝格的尺寸选择合适声束直径的探头，通常声束直径要小于蜂窝格尺寸。在实际检测中，采用声束直径 1mm 的聚焦探头可以有效检出被检面的板芯脱粘。检测中，当超声声束入射至 A 区（图 2）的正上方，声波一部分被蜂窝芯吸收，继续向下传播，另一部分在蒙皮底部直接被反射，此时屏幕上可以看到蒙皮底部的反射回波；当超声声束入射至 B 区的正上方，声波到达蒙皮底部遇到空气层，直接反射回来，由于没有蜂窝芯对声波能量的吸收，B 区的反射回波要明显高于 A 区（图 3）。对于没有缺陷的结构，检测过程中，超声波形信号表现为底波波幅时高时低呈规律性跳动。检测时，设置合适的闸门高度，使 B 区底波超过闸门而 A 区底波低于闸门。如果材料无异常，此时检测过程中看到的报警指示灯忽明忽暗，呈规律性闪烁；如果材
B区 A区
（a）正常区域
（b）缺陷区域
图2 A区、B区位置示意图
图5 正常区域与缺陷区域的低频超声信号比较
常规的脉冲法是逐点对检测件源自进行检测，超声导波可以在材料中传

燃烧假人用于防火服热防护性能测试实验方法

燃烧假人用于防火服热防护性能测试实验方法参与应急救援的消防员常常需要面对高温和火焰等多种热威胁，作业人员必须穿着防火服以保护人体免受热伤害[1-2]不同的使用环境，对人体造成伤害的热源不同，热量传递的方式也不同，因此防火服需要具备阻燃性、隔热性、完整性等多种热防护性能[3-4]在防火服的发展中，如何准确全面地测试和评价服装的热防护性能是促进防火服研究和应用的一个重要基础.目前国内外学者对防火服热防护性能测试方法和预测模型进行了大量研究[5-7]，虽然传统的纺织品阻燃实验和 TPP实验可以评价织物的热防护性能，但却无法反映服装和服装配套作为一个整体的防火性能以及对着装者所能提供的保护程度，因为它忽视了服装制作过程的裁剪、设计及其他附加功能[8-9]客观全面地评测热防护服应该尽可能真实地模拟人体实际穿着防护服在火场中的状况[10]燃烧假人测试法采用假人置放于模拟热流量、燃烧时间和火焰分布均可控的火场环境，预测人体皮肤达到二度和三度烧伤的部位及程度，从而评估服装的整体热防护性能.其最大的特点就是可以快速、精准、可重复性地模拟闪火条件下人体与服装、环境的热交换[11].国外早在20世纪60年代就开始使用燃烧假人进行各种热防护服测评，而我国对于燃烧假人系统的开发较晚，多年来一直沿用垂直燃烧法和 TPP测试法来评价面料的热防护性能，从一定程度上制约了我国热防护服的研究和发展.民用防火服对国民消防安全有重要作用，优良的热防护性能是其最重要的功能之一.基于东华大学功能防护服装研究中心的燃烧假人系统—“东华火人”，本文对民用防火服的整体热防护性能进行了测评，分析了除面料以外的其他因素如服装设计与结构、服装表面的热收缩形变对热防护性能的影响，旨在探索影响防火服热防护效能的某些相关因素，为防火服装的优化设计提供依据.1 、实验1.1 试样本实验所采用的测试服装为某企业生产的3套同款同材质的民用防火服.该服装为长大衣、立领、连袖套，胸背部设计有反光带便于识别，上背处系有安全带便于逃生.防火服外层面料为芳纶1313，隔热层采用隔热棉，面料组合的 TPP值为33.8，大于行业标准规定的热防护值.三套防火服的成品规格如表1所示.1.2 实验方法测试仪器为东华大学功能防护服装研究中心的燃烧假人系统“东华火人”.该系统完全满足ISO13506、 ASTMF1930等燃烧假人系统测评的相关技术指标.假人本体尺寸采用中国成年男性标准体型，全身设置135个热流传感器，覆盖了躯干、头、手、足等各个部位，不仅可用于热防护服装的测评，还可满足头盔、手套、防火靴等整套热防护装备测评的需要;另外，该燃烧假人还设置了肩、肘、髋、膝和踝等关节，以及旋转、滑移系统，可以模拟人体各种姿势和活动状态[12].实验中，将穿着防火服的燃烧假人置于实验室模拟的燃烧环境中，并暴露一定时间，通过假人身上分布的135个热传感器测量和计算透过被测服装传导到人体表面各部位的热量和温度，预测人体烧伤的情况，评价服装的热防护性能.3套防火服的测试条件如表2所示.实验前，通过标定使得平均热流达到标准所规定的84±2kW/m2，标准偏差控制在21kW/m2 以内.实验中通过视频记录燃烧过程，观察燃烧过程中服装的实时变化.着装燃烧测试场景如图1所示.为了量化燃烧后服装的表观变化，利用软尺测量燃烧前后防火服领子、衣身、袖子等关键部位的尺寸，并在服装上对应假人热流传感器的部位盖上直径为5cm 的圆形印章.印章上有纵、横、左斜、右斜4个方向的印记，测量燃烧后各方向印记的长度变化量，即可得到服装各个方向的收缩率，收缩率α的计算方法如下式所示：α= (L-L1)/L×100% (1)式中：L 为燃烧前印记的长度，cm;L1 为燃烧后该印记的长度，cm.2、结果与讨论2.1 皮肤烧伤度评价结果燃烧假人测试结果显示，穿着1号和2号防火服，假人表面均未达到烧伤级别，而穿着3号防火服，假人表面出现了较大程度和范围的烧伤，其烧伤分布如图2所示.假人总表面积为1.816m2，当穿着3号服装，假人表面总烧伤面积比为62.6%，其中三度烧伤面积比为28.0%，二度烧伤面积比为34.6%(一度烧伤不纳入烧伤面积统计中).烧伤最为严重的部位集中在臀腹部、胸背部、大腿部、小腿部以及头部，手臂部位烧伤程度较小.另外防火衣下摆与脚套重合部分覆盖的膝关节几乎没有烧伤.对比3套服装的测试条件，3号防火服在12支喷火器共同作用的环境中燃烧了6s，无论是燃烧时间还是火焰作用面积都明显大于1号和2号服装.此外宽大的下摆使得火苗迅速上窜到服装内，火焰在阻燃性相对较差的服装内表面持续燃烧将近10s才熄灭，从而使得实验中燃烧假人穿着3号防火服时体表出现了较大程度的烧伤.而将1号和2号防火服的下摆利用省道减小开口后，火苗并没有窜入防火服内部，防火服也没有发生续燃现象.因此减小服装关键部位的开口，提高服装内层材料的阻燃性能更有利于提高其热防护效能.另外实验中还观察到服装胸部的反光带续燃和熔融现象比较严重.虽然 TPP测试中，该服装满足相关要求，但反光带的性能并没有得到反映.这也说明服装的热防护性能不仅与面料的性能有关，服装的款式结构设计，服装的辅料及配件如纽扣、魔术贴、反光带以及服装的使用环境对于防护服的整体热防护性能同样重要.2.2 服装的热收缩形变3号服装燃烧实验后发生明显的收缩，且多处出现破洞，露出了隔热层.由于3号防火服燃烧后受损严重，以致不能准确测量燃烧实验后服装关键部位的尺寸，因而在分析燃烧后服装表面的收缩形变时，主要针对1号和2号防火服.根据表3，对于1号和2号服装，燃烧后衣身各部位的收缩量普遍大于袖子各部位的收缩量.衣身上收缩量最大的部位为臀宽，平均在11cm 左右，其次为腰宽，收缩量由臀部向胸部方向逐渐减少.另外，衣身纵向上总长度的收缩量也较大，达到7cm 左右.穿着1号服装时立领外围的收缩量达到8cm，明显大于2号服装立领外围的收缩量，这可能与实验中1号防火服配备了防火面罩有关.穿着1号防火服时颈部的立领需与面罩外壁紧密贴合，从而使燃烧实验中立领接触火焰的面积增大.对1号和2号服装的关键部位尺寸收缩率进行方差分析，发现两者没有显著性差异，p>0.05.1号和2号服装为材质、款式和大小完全相同的两件服装，服装的收缩率差异不显著说明两次燃烧热源分布一致，实验结果稳定，可重复性强.根据公式(1)，计算服装上每个印章在纵、横、左斜、右斜4个方向的收缩率，然后取平均值，得到服装上对应传感器部位的收缩率，其分布如图3所示.可以看出，正面收缩率在5%以上的部位多于背面，同时正面的严重形变部分较背面处于偏下位置，正面主要形变区域为臀线上3cm 至膝下，背面主要形变区域为胸线至臀线下3cm 左右，这可能与燃烧假人站立时衣下空气层的分布和该部位获得的热流量大小有关.服装正反两面均在腹臀部收缩最大，收缩率在15%～20%之间.以服装左片腹臀部上的印章形变为例，得出印章在各方向上的形变率，如表4所示.根据SPSS16.0 的统计分析结果，同一印章部位在横、纵和斜向的形变率无显著差异，p>0.05.说明对于该实验服装，同一部位在不同方向收缩较为均匀.综上所述，在燃烧假人测试中，1号和2号防火服的主要形变范围为胸部至膝下区域，其中形变最为严重的部位为腹臀部.形变不仅影响服装的结构尺寸还会破坏服装的完整性，降低服装对人体的防护能力.当服装继续暴露在火焰中，假人胸部至膝下的区域发生烧伤的机率将会显著增加，因此服装表面的收缩形变在一定程度上也会影响服装的热防护性能。

热防护服织物综合防护能力研究

热防护服织物综合防护能力研究1、实验部分1.1 材料选择13 种可用作热防护服外层的织物。

织物成分、比例、组织结构、厚度及面密度等参数见表1 。

1.2 测试方法TPP 实验已得到了ASTM 、ISO 及NFPA 的认可。

这种测试方法是将试样水平放置在特定的热源上面, 在规定距离内, 热源以2 种不同的传热形式———热对流和热辐射出现。

置于试样另一侧的铜片热流计可测量试样背面的温度。

要求火焰与试样直接接触,使到达织物表面的热流量达到84 kW m2,用试样后面的铜片热流计测量其温升曲线并与Stoll标准曲线比较得到二级烧伤所需时间t2 , 并与暴露热能量q 相乘得TPP 值, 其计算式为TPP =t 2 q (1)式中:q 为规定辐射热流量(84 kW m2);t 2 为引起二度烧伤所需要的时间,s 。

采用CSI-206 热防护性能测试仪, 按NFPA1976标准测试TPP 值。

试样尺寸为150 mm×150 mm。

对13 种面料进行测试,总热流量为(83 ±4)kW m2, 燃烧时间设为20 s(根据经验设定)。

测定燃烧前后织物的质量, 然后计算各试样的质量损失,计算公式为质量损失=(燃烧前质量-燃烧后质量)燃烧前质量×100 % (2)2、实验结果与分析2.1 质量损失及织物参数与TPP 值的关系13 种试样的TPP 实验结果见表2 。

可以看出,除Nomex472 外, 其余各织物的TPP 值都在10 以上,热防护性最好的是预氧化纤维织物, TPP 值达到了16.5 ,所以, 除Nomex472 外,其余织物都可考虑作为热防护服外层织物。

燃烧前后质量损失、织物厚度、面密度与TPP 值之间关系的散点图见图1由图1(a)可以看出, 各点相对分散,质量损失与TPP 值之间无明显的相关关系, 二者之间的相关系数为0.092 ,表明二者之间的线性相关关系弱, 质量损失大小对TPP 值无明显影响。

消防服用多层织物的热防护性能测试实验方法

消防服用多层织物的热防护性能测试实验方法一、TPP实验结果各组试样的TPP值集中在40～50之间，最高的TPP值达到了51．9，最低的TPP值也达到了43．2，符合GAl0-2002中对阻燃消防服整体热防护性能的TPP值≥28的规定标准。

隔热层的TPP值在各层面料中最大，可见，隔热层对多层织物的综合热防护性能起到了重要作用。

三维阻燃间隔织物的TPP值高于Nomex 毡和Kermel毡，且透湿性能良好H4]，若用此种织物替代传统的消防服防水透气层和隔热层，同样应能达到很好的综合热防护效果，且三维阻燃间隔织物的重量轻于传统消防服中防水透气层和隔热层组合的重量，有助于减轻消防服的整体重量，减少消防员负荷。

芳砜纶织物与国外高性能阻燃纤维织物相比，其热防护性能相当于NomexⅢA织物，优于Kermel织物。

另外，从表7可以看出，多层织物组合的综合TPP值并不等于各层织物TPP值的简单相加，而是大于或小于各层织物的TPP值之和。

热防护性能最高的多层织物组合是第15组织物，即芳砜纶、三维阻燃间隔织物和阻燃棉布，TPP值达到了51．9；其次是第5组织物，即NomexlllA、三维阻燃问隔织物和阻燃棉布，TPP值达到了50．7。

二、TPP实验结果分析1、Stoll&Chinanta曲线是Stoll和Chinanta两位研究者在大量动物皮肤烧伤实验基础上，将动物皮肤达到二级烧伤所需时间转换成铜片热流计温度上升值，绘制出的皮肤二级烧伤时间与铜片热流计温度上升值之间的关系曲线，织物燃烧曲线与Stoll&Chinanta曲线交点的横坐标即为达到二级烧伤时间。

由图1可以看出，第1 5组织物达到二级烧伤时间为25．8秒，第5组织物达到二级烧伤时间为25．2秒。

虽然仅相差0．7秒，但对火场中的消防员来说意义重大。

因为火场中的情况危急，即使是0．4秒、0．5秒的延迟，也足以保护消防员，增加消防员不被烧伤的机率。

2、第15组和第5组织物组合均是采用三维阻燃间隔织物代替传统防水透气层和隔热层，取得了较好的热防护效果，这主要与三维阻燃间隔织物的结构和成分有关。

新型热防护材料研究进展

研究与技术丝绸JOURNAL OF SILK新型热防护材料研究进展Research progress on novel thermal protection materials项舒琪a ,卢业虎a ,b(苏州大学a.纺织与服装工程学院;b.现代丝绸国家工程实验室,江苏苏州215006)摘要:为分析热防护材料领域研究现状和未来发展趋势,文章采用信息可视化㊁网络分析的研究方法,以Web of Science (WOS )数据库及中国知网(CNKI )数据库中近30年(1993年1月 2023年6月)热防护材料相关的文献作为数据来源绘制可视化信息图谱,对发文量㊁发文国家∕地区和机构㊁研究方向㊁核心作者㊁关键词等元素逐一进行分析,剖析热防护材料研究领域的发展动态㊁研究热点及前沿趋势㊂结果显示,美国㊁中国为主要研究国家,在该领域居重要地位;LI J (Li Jun )㊁SONG G W (Song Guowen )㊁SU Y (Su Yun )㊁LU Y H (Lu Yehu )㊁王云仪㊁朱方龙等作者为该领域的核心作者,在热应激㊁热防护服的研究中具有重要影响力;热防护服的热防护性与传热机制㊁人体的热生理与热舒适为活跃的研究主题与研究热点;相变材料㊁气凝胶㊁形状记忆织物㊁蜂窝夹芯织物㊁三维间隔织物为当前的研究热点材料,新型热防护材料的研发㊁服装内部结构的优化是未来研究中有效应对热应激的解决方法,是兼顾热防护服的热防护与热舒适平衡的重要途径㊂关键词:热防护材料;CiteSpace ;可视化分析;热应激;热舒适;热防护性中图分类号:TS 941.73㊀㊀㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀㊀㊀文章编号:10017003(2024)02009511DOI :10.3969∕j.issn.1001-7003.2024.02.011收稿日期:20230725;修回日期:20231219基金项目:江苏省高等学校基础科学(自然科学)重大项目(21KJA 540004);苏州市科技计划项目(SS 202147)作者简介:项舒琪(2000),女,硕士研究生,研究方向为服装舒适性㊂通信作者:卢业虎,教授,博导,yhlu @ ㊂㊀㊀在工业㊁消防㊁应急救援等领域,作业人员经常遭受火焰㊁高温液体㊁辐射热㊁高压蒸汽等热灾害威胁,需要穿着特定的热防护服来应对这些危害㊂环境中的热量通过传导㊁对流㊁辐射三种形式在人体服装环境系统中传递㊂以火场为例,火场温度通常可达到400~2500ħ[1],热对流和热辐射是主要的传热方式,导致人体产生热应激㊁皮肤烧伤甚至死亡㊂热防护服作为保护作业人员生命安全的有效屏障,开发高性能热防护材料及服装具有重要的意义㊂欧美国家早在20世纪50年代对热防护服领域开展系统化研究,中国在热防护领域的探索起步相对较晚㊂早期热防护服的研究侧重于对服装热防护性能的测评,旨在提高服装的热防护性能,但对其舒适性的关注较少㊂根据现行的行业标准GA 10 2014‘消防员灭火防火服“,传统的热防护服由四层结构组成,分别是防护外层㊁防水透气层㊁隔热层㊁舒适层(图1),各层发挥着不同的作用㊂尽管传统的热防护服已具备良好的热防护性,但其过于厚重,人体在运动过程中,热防护服内部会蓄积热量和水分,穿着时间较长会出现体温升高㊁心率加快等生理反应,增加作业人员的生理热负荷和热应激,对人体生命安全造成危害㊂因此,在保证热防护性能的基础上提高热湿舒适性是目前该领域重点关注的研究方向[2-4]㊂图1㊀热防护服面料系统Fig.1㊀Fabric system of thermal protective clothing热防护性能指标有热防护性能(Thermal Protective Performance ,TPP )㊁二度烧伤时间t 2nd ㊁三度烧伤时间t 3rd 等,用于评定热防护服的热防护性能㊂热防护服的防护性与舒适性与其使用的材料密切相关,热防护服材料朝着轻质化方向发展㊂当前有较多国内外学者从事热防护材料方面的研究,有关热防护材料的成果数量与日俱增,但鲜有研究从文献计量学角度对其研究方向和进展进行系统总结㊂本文采用信息可视化分析软件CiteSpace 对热防护材料的研究热点进行分析,深入了解新型热防护材料的研究进展和动态前沿,探讨各59Vol.61㊀No.2Research progress on novel thermal protection materials类新型热防护材料的研究现状与未来发展趋势,以期为后续的研究提供基础㊂1㊀数据来源与研究方法1.1㊀数据来源本文通过对Web of Science(WOS)核心合集数据库及中国知网(CNKI)数据库进行文献检索,以热防护材料为检索主题,设置时间跨度为1993 2023年(2023年6月12日)㊂检索过程中关键参数设置及文献数量如表1所示,共获得文献1683篇(WOS共1388篇㊁CNKI共295篇)㊂用CiteSpace中的数据处理工具对所下载的数据进行除重,文献检索中最终过滤出文献1265篇(WOS共1017篇㊁CNKI共248篇)㊂表1㊀文献检索参数设置及文献数量Tab.1㊀Setting of literature retrieval parameters and the number of documents1.2㊀研究方法将检索获得的数据记录导入信息可视化软件CiteSpace V 6.2.R5中,时间参数设置为1993年1月 2023年6月,时间切片为3年,主题词来源使用软件默认全选,选择标准g-index默认值k=25,阈值选择系统默认值Top50,默认选择不剪枝,节点类型依次选择作者㊁机构㊁国家㊁关键词㊁被引作者等进行多维度分析㊂软件生成的图谱中的节点大小和连线颜色表示发文量和所属集群,节点表示所选择的作者㊁机构㊁关键词㊁国家等元素,连线两端元素具有合作关系㊂2㊀文献统计查看WOS核心合集数据库的引文报告分析1017篇所选文献,获得2893篇施引文献(去除自引),被引频次达15002次(去除自引),平均每篇被引频次为18.43次,年度被引频次和发文量如图2所示㊂1993 2023年,WOS中热防护材料相关文献被引频次和发文数量呈增长态势㊂在1993 2007年处于平缓发展期,对热防护服材料的研究仍处于起步阶段,研究成果较少;在2007年之后研究成果急剧增加,虽在2018 2019年出现较大幅度的下降,但总体上发文量和被引频次仍处于增长状态㊂查看CNKI的计量可视化分析分析248篇所选文献,被引频次达2170次(去除自引),年度发文量如图3所示㊂1993 2023年,CNKI中有关热防护材料的相关文献数量不断攀升㊂在1993 2006年趋于平缓,在2007年之后迅速增加,与WOS发文量的趋势相似㊂根据以上两大数据库的文献统计,表明学术界对热防护材料的关注度不断攀升,作业人员的安全和生命健康问题受到广泛关注㊂图2㊀WOS出版物被引频次组合Fig.2㊀WOS publications-cited frequency combination图3㊀CNKI年度发文量统计Fig.3㊀Statistics of CNKI annual publicationsWOS检索结果分析显示,热防护材料的研究领域广泛,其中排名前三的研究方向为材料科学(47.59%)㊁工程学69第61卷㊀第2期新型热防护材料研究进展(23.30%)㊁公共环境职业健康(13.47%)㊂由此可见,热防护材料的研究在多个领域具有广泛应用,运用材料科学和工程学的研究方法在改善公共环境职业健康方面具有重要作用㊂3㊀共引网络分析3.1㊀国家㊁机构合作网络分析节点的中心性表示各国∕地区之间的合作强度与影响力,使用CiteSpace 软件对各国∕地区之间热防护材料研究的合作网络进行分析(图4),中心性从强到弱的国家依次为美国(0.50,202篇,1993年)㊁澳大利亚(0.15,63篇,1994年)㊁英国(0.15,40篇,1996年)㊁中国(0.14,275篇,2006年),在热防护材料领域有重要影响力㊂图4㊀国家合作网络分析Fig.4㊀National cooperation network使用CiteSpace 软件分别对WOS 数据库和CNKI 数据库的发文机构进行分析㊂在WOS 数据库中,热防护材料的主要发文机构为东华大学(0.24,121篇,中国)㊁中央劳动保护研究所(0.02,37篇,波兰)㊁瑞士联邦技术研究所(0.04,37篇,瑞士)㊁瑞士联邦材料科学与技术研究所(0.04,34篇,瑞士)㊁阿尔伯特大学(0.06,33篇,加拿大)㊁北卡罗莱纳州立大学(0.04,27篇,美国),中心性最强的发文机构东华大学(中心性0.24)与其他发文机构的学术交流密切,合作关系良好㊂在CNKI 数据库中,热防护材料高产机构有东华大学(58篇)㊁天津工业大学(33篇)㊁中原工学院(21篇)㊁苏州大学(14篇)㊁浙江理工大学(13篇),其中东华大学发文量最高,影响力最大㊂3.2㊀核心作者分析3.2.1㊀发文作者使用CiteSpace 软件对WOS 数据库的发文作者进行关键词聚类,如图5所示㊂所得研究集群为热防护服㊁服装热阻与织物性能三大类,共涵盖国内外作者共56名,其中发文量排名前5的作者分别为LI J (Li Jun ,70篇)㊁SONG G W (SongGuowen ,35篇)㊁SU Y (Su Yun ,33篇)㊁LU Y H (Lu Yehu ,23篇)㊁ROSSI R M (18篇)㊂图5㊀WOS 发文作者分析Fig.5㊀Analysis of authors of WOS在WOS 数据库的发文作者合作网络三大集群中,最大的集群为热防护服,其主要研究人员为LI J (Li Jun )㊁SONG G W (Song Guowen )㊁SU Y (Su Yun )㊁LU Y H (Lu Yehu ),这4位作者之间合作关系紧密,主要研究热防护服的传热[5-9]㊁储热[10-13]㊁散热[14-16],以了解热应激与热生理的关系[17],降低人体热应激带来的消极影响㊂其中,LU Y H 等[18-23]通过将形状记忆合金运用于热防护服中,实现空气层的动态调节,提升热防护与热舒适㊂LI J 与SU Y 等[24]制备了一种智能双向热调节的PCM 涂层织物,有助于开发用于热防护服的高热容量和低放热的PCM 材料㊂SONG G W 等[25]通过气凝胶与相变材料的结合应用,为减少热防护服系统的质量和厚度提供新的解决方案㊂使用CiteSpace 软件得到CNKI 数据库中关于热防护材料相关文献发文量排名前5的作者,分别为李俊㊁苏云㊁朱方龙㊁卢业虎㊁王云仪㊂其中,李俊㊁苏云㊁王云仪的合作关系密切,主要研究热防护服的传热机制[26],并通过制备阻燃型相变微胶囊涂层织物来提高相变调温防护服的使用安全性[27]㊂朱方龙通过将相变材料应用于热防护服来研究服装的传热㊁热防护性能,利用数值模拟研究了相变材料在服装中的位置关系,验证了含相变材料的热防护服应对高温环境温度突变的有效性[28-31]㊂卢业虎将石墨烯气凝胶㊁形状记忆材料分别应用于热防护服面料系统,通过创新热防护服面料达到提升热舒适的目的[32-35]㊂3.2.2㊀共被引作者表2为出现频次与中心性分别排名前5的共被引作者㊂其中,TORVI D A 不仅具有较高的被引频次,还具有较强的中心性,其研究内容在热防护领域具有重要价值㊂早在1994年,TORVI D A 开发了多层有限元模型,用于预测模拟闪火79Vol.61㊀No.2Research progress on novel thermal protection materials条件下的二度和三度烧伤时间[36];随后,TORVI D A 基于小尺寸台式测试建立了由织物到传感器的传热模型[37],为后续热防护领域传热的研究奠定基础㊂在前期学者研究的基础上,SONG G W 等[17]建立了用于预测低热辐射暴露下消防员热应激的数值模型,为兼顾热防护性能与热舒适性提供新思路㊂HAVENITH G ㊁HOLMER I ㊁LOTENS W A ㊁PSIKUTA A 及NUNNELEY S A 主要从事人体热舒适与热平衡方面的研究,减少热应激对人体的伤害㊂其中,HAVENITH G 通过引入热应激指数和模型来量化热应激,有助于降低热应激概率[38]㊂BARKER R L 和LU Y H 研究内容广泛,主要研究在热暴露下热防护服的热防护性能及传热和储热等方面的内容㊂其中,LU Y H 等[18-23]通过在热防护服中引入形状记忆合金,增加热防护服内的空气层厚度,有效延缓二度烧伤时间,为热防护服的热防护与热舒适的研究提供新方向㊂表2㊀按频次和中心性分别排序的共被引作者Tab.2㊀Co-authors sorted by frequency and centrality3.3㊀关键词分析关键词是文章内容的高度概括,通常用于分析该领域的新兴研究趋势㊂使用CiteSpace 软件对WOS 中所选文献进行关键词共现分析,获得1993 2023年热防护材料领域的研究动态㊂表3为WOS 中出现频次排名前10的关键词,其中热应激㊁传热及热舒适与前文中WOS 的核心作者的主要研究方向一致,表明热防护服的热防护性与传热机制㊁人体的热生理与热舒适受到学术界的广泛关注,热防护服需要在满足热防护性的基础上围绕人体热生理进行合理设计㊂表3㊀WOS 中按频次排序的关键词Tab.3㊀Keywords of WOS sorted by frequency㊀㊀表4为CNKI 中出现频次排名前10的关键词,相变材料㊁气凝胶在热防护材料中占重要地位,当前大多数热防护服中通过使用这两种材料来保障人体的热舒适㊂服装的热防护性㊁阻燃性㊁空气层与前文中CNKI 的核心作者的主要研究方向一致,空气层厚度与传热关联程度大,研究者通过改变空气层厚度来延缓二度烧伤时间,保障人体热生理处于舒适范围㊂表4㊀CNKI 中按频次排序的关键词Tab.4㊀Keywords of CNKI sorted by frequency ㊀㊀通过对WOS 和CNKI 两大数据库进行关键词分析,可得到热防护服的热防护性与传热机制㊁人体热舒适和热生理是研究重点㊂SU Y 等[9]建立了热源㊁防护服㊁空气层之间的热湿传递耦合模型,为新型热防护材料的研制提供了理论基础㊂ONOFREI E 等[39]开发了低辐射热条件下防护服的传热模型,为材料和服装设计提供系统指导,实现最佳热防护性和热舒适性㊂通过研究传热机制,了解热防护服的传热㊁散热情况,为设计高效热防护服提供新思路㊂传热机制与人体热生理响应㊁热舒适相关,热防护服需要具备较低蒸发阻力㊁更轻的质量才能在湿热环境下缓解热应激[40]㊂MANDAL S 等[41]通过开发多元线性回归和人工神经网络模型,用于预测热防护服织物的热防护性和生理舒适性,更高效㊁便捷㊁准确地实现性能预测,开拓了热防护性和热舒适性的测试方法㊂在动态穿着条件下,特别是恶劣的高温环境下,热防护服在人体与环境之间的传热和舒适性是重要因子㊂热防护服的面料系统应给穿着者提供最佳的热防护和热舒适,为作业人员提供更好的职业健康与安全㊂4㊀新型热防护材料研究热点通过前文分析发现,着眼于热防护性㊁传热机制㊁热应激与热生理的研究,提升热防护服的热舒适性成为当前的研究热点㊂新型热防护材料的研发㊁服装内部结构的优化是有效应对热应激的解决方法㊂当前,相变材料㊁气凝胶在热防护领域的应用广泛,在近五年中陆续出现各种新型热防护材料,如蜂窝夹芯结构材料㊁形状记忆材料㊁三维间隔织物,这三种材89第61卷㊀第2期新型热防护材料研究进展料利用空气优良的隔热性能来减缓热量传递速度,通过增加空气层厚度来进行有效热防护,并提升热舒适㊂4.1㊀相变材料与气凝胶相变材料是一种随外界温度变化而改变储能的调温材料, 固液型相变材料因具有较大的相变潜热且使用方便而广泛用于热防护领域㊂很多研究[42]证实了相变材料可有效降低热应激,减轻个体防护设备质量并提高舒适性㊂表5为相变材料的制备方法及其在热防护服中的相关应用㊂表5㊀相变材料的制备方法与应用Tab.5㊀Preparation methods and applications of phase change materials㊀㊀各学者通过实验验证了相变材料在热防护服中应用的可行性与有效性㊂GAO C S等[44]通过真人生理实验得出,熔化温度较低的相变背心冷却效果更好;冯倩倩等[30]实验发现,经后整理的Outlast纤维与腈纶混纺的调温织物作为消防服的舒适层能有效减缓热量传递;鄢瑛等[44]采用微胶囊制备制冷背心,发现配备制冷背心的热防护服一定程度上可改善防护服内的储存热㊂此外,MCCARTHY L K等[45]㊁BUHLER M等[46]㊁FONSECA A等[47]㊁ZHU F L等[48]同样专注于研究相变材料的成分㊁潜热㊁质量㊁熔化温度等因素在消防服中的应用,有效实现个体热管理㊂相变材料在热防护领域的应用广泛,但仍存在液相材料泄漏㊁相变材料的温度调节不可控㊁需要定时安装和更换相变材料㊁妨碍蒸发冷却㊁负荷较大导致行动不便等问题㊂PCM如何规避缺陷㊁有效应用于热防护服,以提高防护服的热防护与热舒适性仍然是当前探讨的热点问题㊂近年来学者多注重于将相变材料与其他材料相结合并应用于热防护领域,以改善相变材料的使用缺陷,实现热防护与热舒适最佳效果㊂气凝胶是一种超高孔隙率的三维纳米多孔材料,具有质量轻㊁隔热等特点,广泛用于航空航天㊁消防等领域㊂表6为气凝胶的三种制备方法及各种制备方法的优缺点㊂早在19世纪30年代已制出气凝胶材料[49],但并未广泛应用于热防护领域㊂张兴娟等[50-51]制备SiO2气凝胶作为新型隔热材料,发现其热传导率为传统热防护材料的四分之一,质量减轻70%以上,可有效降低重量负荷与传热速率㊂许鲁等[52]制备SiO2气凝胶混合于芳纶1313∕1414非织造布中并复合PTFE膜,显著提升其隔热阻燃效果㊂ALTAY P等[53]使用聚丙烯腈纳米纤维与SiO2气凝胶膜复合制成织物系统的防水透气层,实现了轻质㊁良好的热舒适性和热防护性㊂气凝胶材料虽隔热性能优异,但其力学性能[54]㊁透气透湿性能不佳,阻碍穿着者热量和水分的释放,限制了其在热防护领域的应用㊂因此,提升气凝胶的结构稳定性与力学性能是当前气凝胶的研究热点㊂钱晶晶等[55]制备聚酰亚胺气凝胶代替SiO2气凝胶,改善了纯气凝胶材料的力学性能㊂还有不少学者提出将气凝胶和相变材料结合使用来解决力学性能问题㊂如ZHANG H等[25]㊁SHAID A等[56]致力于研究气凝胶与相变材料的结合方式,减轻织物质量的同时提高服装的热防护与热舒适,延长二度烧伤时间㊂表6㊀气凝胶的制备方法及优缺点Tab.6㊀Preparation methods and advantages and disadvantages of aerogels99Vol.61㊀No.2Research progress on novel thermal protection materials4.2㊀新型热防护材料蜂窝夹芯织物㊁形状记忆材料㊁三维间隔织物是近些年应用于热防护领域的新型热防护材料,均是利用空气导热系数低的原理进行设计㊂蜂窝夹芯结构源于仿生学的六角形蜂巢结构[58],具有热稳定性好㊁质量轻㊁隔热性能优异㊁吸湿透气㊁舒适性好㊁高规格强度硬度等特点,在热防护领域用于降低多层织物组合的面密度,改善防护服笨重的问题,通过三维结构提升热防护服的功能防护性与热湿舒适性㊂蜂窝夹芯结构作为近五年新兴的热防护材料,在热防护领域有较大的发展空间㊂李小辉团队[58-64]致力于此方面的研究,发现热防护性与蜂窝夹芯的边长㊁壁厚㊁芯厚㊁孔型结构及开孔方式等因素息息相关,证实蜂窝孔洞锥形㊁斜孔结构两者具有更佳的热防护性能㊂形状记忆材料是经高温处理后塑形,冷却后随意改变形状,再次加热至形变温度后完全恢复到原始形状的智能材料[35],包括形状记忆合金(SMA)㊁形状记忆环(SMR)㊁形状记忆合金弹簧(SMAs)㊁形状记忆聚合物(SMP)㊁形状记忆织物(SMF)等,其具备可调节性,在热防护领域用于改善热防护与热舒适㊂将形状记忆材料运用于热防护领域,可有效降低热流量,延长火场救援时间㊂以SMR为例,HENDRICKSON B W[65]将7mm空气层的SMR置于面料系统中,在热辐射条件下SMR产生的空气层使皮肤维持在较低的温度范围㊂YATES D A[66]将形状记忆合金盘成中部拱起的8字形SMR,固定于热防护服的肩部㊁上臂的隔热口袋内,并在HENDRICKSON B W的基础上进行真人实验,显示SMR可显著降低服装内部局部热流量㊂WHITE J P[67]实验发现,SMR置于防水透气层外部的隔热效果更佳㊂以SMAs为例,CONGALTON D[68]研究发现SMA弹簧的形变温度接近二度烧伤温度(45ħ)时,弹簧的隔热效果更优㊂王丽君等[32]研究SMA弹簧的排列方式和形变高度对热防护性能的影响,发现1个弹簧中心排列与三个弹簧对角排列的隔热效果更优,且全高型较减半型隔热效果更好㊂以SMF为例,LAH A S等[69]开发了一种形状记忆镍钛纬编针织面料用于消防服的隔热层,构筑智能防护系统,提高局部隔热性并保护人体皮肤免受烧伤㊂WANG L J 等[23]开发由镍钛合金和芳纶织物制造的SMF,从长丝间隔㊁SMF位置㊁水分含量方面探究对热防护性能的影响,结果显示:使用相邻两长丝2cm间隔且接近防护外层的潮湿SMF 的智能织物系统,具有更优的热防护性和热舒适性㊂但目前除YATES D A外,其他学者只局限于局部面料的隔热性能测试,缺乏形状记忆材料在热防护服中应用的整体实验测试㊂作为一种新型热防护材料,形状记忆材料在热防护服中的应用具有巨大的发展前景,有待进一步研究探索㊂三维间隔织物是由若干间隔纱连接上下两个织物层形成的三维立体结构织物[70],此结构可储存大量静止空气,具有质量轻㊁吸湿透气性好㊁抗压缩等特点,在热防护领域具有较大的发展潜力㊂目前,三维间隔织物优异的隔热性能已通过实验证实,如CHEN Q等[71]研究表明间隔织物的隔热效果比传统织物高5~16倍㊂李红燕等[72]证实三维阻燃间隔织物应用于消防服中可有效减轻消防员热负荷㊂但由于间隔织物中含有大量空气,在强迫对流的情况下,织物中的静止空气会产生热对流,使织物的隔热性能减弱㊂目前解决此类问题的主要途径是通过降低间隔织物的透气性来增强隔热性㊂MAO N等[73]通过水刺技术在针织垫片织物的一侧附着轻质羊毛网以阻挡表面的网孔,降低间隔织物的透气性和导热性㊂三维间隔织物多与隔热材料复合使用,以提升两者使用性能㊂王汉玉等[74]用无碱玻璃纤维纱制备间隔织物㊁使用白炭黑为填充材料,实验发现间隔织物的结构主要影响复合材料的隔热均匀性,而织物的隔热性随着隔热材料填充量的增加而提升㊂葛东升[75]制备了芳纶∕聚酰亚胺间隔织物,在高温下可保持良好的力学性能,兼具隔热㊁质轻特点㊂但无机材料扭转性差㊁织造困难,有机材料燃烧会产生有害气体,使用较少,目前SiO2气凝胶与间隔织物的复合效果较好,在热防护领域的发展空间广阔㊂王汉玉[76]将SiO2气凝胶填充到玻璃纤维间隔织物中,对比先前的白炭黑填充材料,SiO2气凝胶填充的隔热效果更佳㊂ISLAM S R等[77]将SiO2气凝胶涂覆于间隔织物表面,发现SiO2气凝胶与间隔织物复合使用的隔热效果提升㊂5㊀结㊀论本文使用CiteSpace信息可视化软件对1993 2023年WOS数据库和CNKI数据库中的热防护材料相关文献进行可视化处理,对所选文献中的发文量㊁发文国家∕地区和机构㊁研究方向㊁核心作者㊁关键词等元素进行逐一剖析,分析当前热防护材料的研究现状及研究热点,得到的研究结论如下㊂1)通过文献分析可知热防护材料的相关文献发文量呈增长态势,学科交叉融合性强,热防护服的材料㊁消防员的职业健康备受关注㊂2)美国㊁中国为主要研究国家,在该领域居主导地位㊂东华大学(中国)㊁中央劳动保护研究所(波兰)㊁瑞士联邦技术研究所(瑞士)㊁瑞士联邦材料科学与技术研究所(瑞士)㊁阿尔伯特大学(加拿大)㊁北卡罗莱纳州立大学(美国)等机构学术网络关系密切;LI J(Li Jun)㊁SONG G W(Song Guowen)㊁SU Y(Su Yun)㊁LU Y H(Lu Yehu)㊁王云仪㊁朱方龙等作者为001第61卷㊀第2期新型热防护材料研究进展该领域的核心作者,在热应激㊁热防护服研究中具有重要影响力;热防护服的热防护性与传热机制㊁人体的热生理与热舒适属于重要研究热点㊂3)相变材料㊁气凝胶㊁形状记忆织物㊁蜂窝夹芯织物㊁三维间隔织物为近年来的热点材料,在平衡热防护与热舒适方面有着重要作用,促进了传统热防护材料的更新换代,但材料使用过程中潜在的问题仍需重点关注并改善㊂4)利用新型热防护材料进行应用创新,将不同材料和结构进行优化组合,降低热应激对人体的影响,使热防护和热舒适的综合性能达到最优化是未来热防护材料的重点研究方向㊂本文基于CiteSpace 信息可视化软件的分析结果,得出热防护服的热防护性㊁传热属性㊁热舒适性是设计热防护服的重要内容,罗列出当前应用于热防护服的热门材料,并总结其优缺点和应对之策,为热防护服的设计与研究提供参考㊂在未来研究中,数值模型将成为评价热防护服热防护性与舒适性的主要方法,未来研究将趋向于各隔热材料之间的复合使用,以规避各类材料的缺陷,热防护服的设计将朝轻质㊁高效㊁舒适方向发展㊂‘丝绸“官网下载㊀中国知网下载参考文献:[1]卢业虎,王丽君.多灾害环境下热防护服装防护性能研究进展[J ].服装学报,2020,5(1):31-39.LU Y H ,WANG L J.Research progress on protective performance of thermal protective clothing in multiple hazardous environments [J ].Journal of Clothing Research ,2020,5(1):31-39.[2]杨杰.基于人体服装环境的高温人体热反应模拟与实验研究[D ].北京:清华大学,2017.YANG J.Numerical and Experimental Study on PhysiologicalResponsesinHotEnvironmentsBasedonHuman-Clothing-Environment System [D ].Beijing :Tsinghua University ,2017.[3]许慧娟,高利军.个体防护服装内人体热舒适评价模型研究[J ].邢台职业技术学院学报,2022,39(5):96-100.XU H J ,GAO L J.Research on evaluation model of human thermal comfort inside the personal protective clothing [J ].Journal of Xingtai Polytechnic College ,2022,39(5):96-100.[4]周亮.消防服材料热舒适性与热防护性的研究[D ].上海:东华大学,2012.ZHOU L.Study of the Thermal Comfort and Thermal ProtectivePerformance of Firefighter Clothing Materials [D ].Shanghai :Donghua University ,2012.[5]LU Y H ,SONG G W ,LI J ,et al.Effect of an air gap on the heattransfer of protective materials upon hot liquid splashes [J ].Textile Research Journal ,2013,83(11):1156-1169.[6]CHEN S ,LU Y H ,HE J Z ,et al.Predicting the heat transferthrough protective clothing under exposure to hot water spray [J ].International Journal of Thermal Sciences ,2018,130:416-422.[7]LI X H ,LU Y H ,LI J ,et al.A new approach to evaluate the effectof moisture on heat transfer of thermal protective clothing underflashover [J ].Fibers and Polymers ,2012,13(4):549-554.[8]LI J ,LU Y H ,LI X H.Effect of relative humidity coupled with airgap on heat transfer of flame-resistant fabrics exposed to flash fires[J ].Textile Research Journal ,2012,82(12):1235-1243.[9]SU Y ,TIAN M ,LI J ,et al.Numerical study of heat and moisturetransfer in thermal protective clothing against a coupled thermal hazardous environment [J ].International Journal of Heat and Mass Transfer ,2022,194:122989.[10]HE J Z ,LU Y H ,YANG J.Quantification of the energy storagecaused dual performance of thermal protective clothing containing with moisture exposed to hot steam [J ].Energy Science &Engineering ,2019,7(6):2585-2595.[11]HE J Z ,LU Y H ,CHEN Y ,et al.Investigation of the thermalhazardous effect of protective clothing caused by stored energy discharge [J ].Journal of Hazardous Materials ,2017,338:76-84.[12]HE J Z ,CHEN Y ,WANG L C ,et al.Quantitative assessment ofthe thermal stored energy in protective clothing under low-level radiant heat exposure [J ].Textile Research Journal ,2018,88(24):2867-2879.[13]SONG G W ,CAO W ,GHOLAMREZA F.Analyzing storedthermal energy and thermal protective performance of clothing [J ].Textile Research Journal ,2011,81(11):1124-1138.[14]XIN L S ,LI J.The relation between thermal protection performanceand total heat loss of multi-layer flame resistant fabrics with the effect of moisture considered [J ].Fibers and Polymers ,2016,17(2):289-297.[15]GUAN M H ,LI J.Garment size effect of thermal protectiveclothing on global and local evaporative cooling of walking manikinin a hot environment [J ].International Journal of Biometeorology ,2020,64(3):485-499.[16]ZHAO M M ,GAO C S ,WANG F M ,et al.The torso cooling ofvests incorporated with phase change materials :A sweat evaporation perspective [J ].Textile Research Journal ,2013,83(4):418-425.[17]SU Y ,YANG J ,SONG G W ,et al.Development of a numericalmodel to predict physiological strain of firefighter in fire hazard [J ].101。

蜂窝式夹层板结构单元的防护性能分析

第30卷第6期2008年12月舰船科学技术SH I P SC I E NCE AND TEC HNOLOGY Vo.l 30,No .6Dec .,2008蜂窝式夹层板结构单元的防护性能分析张延昌1,2,顾金兰1,王自力1(1.江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏镇江212003;2.上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海200030)摘要: 基于某舰船的船底板架,设计出了四边形蜂窝夹层板结构单元,比较分析了船底板架、等效平板、夹层板在典型工况(炸药量500kg,爆距15m )水下爆炸冲击波载荷作用下的损伤变形、结构位移、吸能及运动响应,同时对比分析不同冲击因子下3种结构的防护性能。

分析表明,夹层板在水下冲击波作用下的最大变形是船底板架的2/3~1/3处,一定程度上改善了冲击环境,具有优越的防护性能。

关键词: 舰船结构;非接触水下爆炸;蜂窝式夹层板;抗爆性能中图分类号: U661 4 文献标识码: A文章编号: 1672-7649(2008)06-0108-06 DO I :10 3404/j issn 1672-7649 2008 06 022R esearch on the anti s hock capacity of s quare honeyco mb sand w ich planeZHANG Yan chang 1,2,GU Ji n lan 1,WANG Z i li1(1.Jiangsu Uni v ersit y of Science and Technology ,Zhen jiang 212003,Chi n a ;2.School ofNavalArch itectur e ,O cean and C ivil Eng i n eering ,Shangha i Jiaotong Un i v ersity ,Shangha i 200030,Ch i n a)Abst ract : B ased on trad itional sh i p botto m stiffened plate ,square honeyco m b sandw ich p lane w as desi g ned i n this paper .Then the defor m ati o n ,d isp lace m en,t d istortional energy and m oti o n response of three different type plate na m e l y traditional stiffened plate ,equivalent plate and square honeyco mb sandw ich plane w ere i n vestigated w ith exp l o sive w e i g ht 500kg and exp l o sion d istance 15 m.The anti shock capacity w as then further stud ied w it h d ifferent shock factors .Results show that the defor m a ti o n of square honeyco m b sandw ich plane is 2/3~1/3to the stiffened p late ,and its shock environ m ent is also been i m proved .Square honeyco m b sand w ich p lane owns a superi o r an ti shock capacity than other t w o plates .K ey words : sh i p structure ;non con tact under w ater explosi o n ;square honeyco m b core sandw ich plane ;anti shock capac ity收稿日期:2008-05-22作者简介:张延昌(1977-),男,博士研究生,讲师,主要研究方向为船舶结构强度、结构耐撞性以及舰船防护结构设计。

抗菌防霉阻燃蜂窝夹层结构性能研究

关键词: 材料安全性能ꎻ 力学性能ꎻ 蜂窝夹层结构中图分类号: ＴＢ３３２文献标识码: Ａ文章编号: １００３－０９９９(２０１８)０９－００８２－０５
传统的复合材料蜂窝夹层结构是由两块较薄的面板经过加温加压、胶合ꎬ牢固地粘接在一层较厚的蜂窝芯材两面而制成的一种层状复合结构ꎬ如图１所示ꎮ 夹层结构具有较好的隔热、隔音性能ꎬ还具有较高的耐冲击及比强度等性能ꎬ被广泛应用于航天、航空、地铁、中高档乘用车的行李箱等内饰部位ꎬ配合活性炭还可以应用于空气过滤及净化设备[１] ꎮ 近年来ꎬ国内外对蜂窝夹层结构的隔热性能、力学性能及其稳定性等进行了大量研究ꎬ针对填充的夹层结构散热性能和散热￣散热承载性能进行优化ꎬ利用有限元方法模拟玻璃钢蜂窝板的稳态、瞬态传热性能[２ꎬ３] ꎻ研究了蜂窝芯高度及面板铺层设计对夹层结构稳定性、动态性能的影响[４ꎬ５] ꎮ
ｍｍ预浸布ꎻ在钡酚醛树脂中添加抗菌防霉剂ꎬ同时制备蜂窝芯ꎻ用同比例添加剂、面板、蜂窝芯制备夹层结构ꎮ 蜂窝夹层结构复合材料的主要成型工艺有共固化成型和分步固化成型两种[６￣８] ꎬ本文采用分步固化中的二次固化成型工艺ꎬ见表１ꎮ
表１常用蜂窝芯成型方式对比Ｔａｂｌｅ１Ｃｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｃｏｍｍｏｎｈｏｎｅｙｃｏｍｂ
抗菌防霉阻燃蜂窝夹层结构性能研究
陈平１ꎬ 朱秀迪２∗ꎬ 孙超明２ꎬ 宋志钱２
(１�� 海军驻北京地区特种导弹专业军事代表室ꎬ 北京１０００７６ꎻ ２�� 北京玻钢院复合材料有限公司ꎬ 北京１０２１０１)
摘要: 复合材料蜂窝夹层结构由比较薄的面板与比较厚的蜂窝芯胶接而成ꎬ具有轻质、高强、抗失稳等优点ꎬ长期以来被广泛应用于航天、航空、地铁、中高档乘用车的行李箱等内饰部位ꎮ 传统的面板与蜂窝芯主要针对力学性能进行研究ꎬ随着航天事业的发展ꎬ航天人对材料的性能提出了更高的安全要求ꎮ 在传统的复合材料蜂窝夹层结构成型工艺的基础上通过添加一定比例的添加剂ꎬ研制出一种将抗菌、防霉、阻燃、低烟等安全性能融为一体的多功能蜂窝夹层结构ꎬ通过抗菌防霉实验研究抗菌防霉性能ꎬ通过燃烧实验研究阻燃性能ꎬ通过毒性实验研究燃烧后有毒气体的浓度ꎬ通过逸出有害气体研究有害气体的含量ꎮ 实验表明所研制的蜂窝夹层结构具有优异的抗菌、防霉、阻燃、低烟性能ꎬ并且该材料也表现出了优异的力学性能ꎬ可以在航天、航空等特种设备上使用ꎬ为我国航天事业的发展奠定基础ꎮ

防火服织物的服用热防护性能评价方法

防火服织物的服用热防护性能评价方法
1热防护性能评价方法
防火服织物的服用热防护性能评价方法是衡量服装热护性能的重要指标。

热防护性能是指服装的热保护能力，它的评价要综合考虑织物的热防护能力以及其穿着体验感受。

一般来说，认为热防护效果越高，服装穿着舒适度就越好。

1.1评价指标
1.热防护性能检测：热防护性能可通过应用专业和试验机器检测技术来检测，针对热传导性能、表面热放射性能、抗洗水能力等可以进行专业的检测评价。

2.穿着舒适度：前述的对热防护性能的评价，有较为专业的试验技术；而对服装的舒适度，则可以通过实际的穿着体验来加以评价，主要从服装的透气性、质检、轻便、弹性等方面来考察。

1.2评价方法
1.根据穿着者及其服装给出的感受评价：通过问卷调查、人体模拟试验、与有关实验和专家给出的感受评价等方法来对服装的人体穿着舒适度进行评价。

2.计算机模拟评价：根据热护性能与穿着舒适度的试验结果，建立热防护性能模型，并将其用于计算机模拟热防护性能的穿着舒适度的评价。

1.3结论
以上就是防火服织物的服用热防护性能评价方法，它将服装热护能力和实际穿着体验效果进行综合评价。

其中，热防护性能检测和穿着舒适度调查评价技术是其中的关键。

而利用计算机模拟建模技术，可以更加准确有效的评价热防护性能。

隔热材料的热防护性能评估考核试卷

玻璃棉作为一种隔热材料，具有良好的__________性能。
答案：吸声、隔热
10.在工业炉膛等高温场合，选择隔热材料时需要考虑其__________性能。
答案：耐高温
四、判断题（本题共10小题，每题1分，共10分，正确的请在答题括号中画√，错误的画×）
1.隔热材料的热导率与材料的厚度成正比关系。（）
答案：×
2.在所有隔热材料中，气凝胶的热导率最低。（）
答案：√
3.隔热材料的热容量与材料的质量和热导率无关。（）
答案：×
4.硅藻土隔热材料在潮湿环境下性能会显著下降。（）
答案：√
5.高温环境下使用的隔热材料不需要考虑其化学稳定性。（）
答案：×
6.隔热材料的热防护性能只与热导率有关。（）
答案：×
7.在建筑隔热中，通常使用高热导率的材料以提高隔热效果。（）
5. C
6. D
7. A
8. D
9. D
10. B
11. A
12. C
13. A
14. D
15. B
16. A
17. D
18. C
19. A
20. B
二、多选题
1. ABD
2. ABD
3. AB
4. ABC
5. ABCD
6. AC
7. ABC
8. BCD
9. ABCD
10. AC
11. ABC
12. AD
8.以下哪种隔热材料在高温环境下使用效果最佳？()
A.聚氨酯泡沫
B.硅酸钙
C.玻璃棉
D.气凝胶
9.在热防护性能评估中，热导率与下列哪个因素无关？()
A.材料的密度
B.材料的厚度

防火服用蜂窝夹芯结构织物的热防护性能测评

防火服用蜂窝夹芯结构织物的热防护性能测评杜菲菲;李小辉;张思严【摘要】针对当前防火服普遍存在的笨重、闷热等问题,提出采用隔热耐高温、吸湿透气的蜂窝夹芯结构来改善其功能防护与热湿舒适性能.通过对蜂窝结构内在传热机制的分析,设计和制备了7种不同的蜂窝结构,选取当前典型的各层面料作为实验试样,综合考虑织物面密度、蜂窝夹芯结构种类设计了21种实验方案,并利用热防护性能测试仪对其进行热防护性能测评;进一步考察蜂窝结构的边长、壁厚、芯厚对防火服用织物热防护性能的影响规律.结果表明:蜂窝夹芯结构质轻且能满足热防护性能的要求,蜂窝结构的边长越小,壁厚越大,芯厚越大,织物的热防护性能值(TPP)越大,热防护性能越好.【期刊名称】《纺织学报》【年(卷),期】2019(040)003【总页数】6页(P133-138)【关键词】防火服;蜂窝夹芯结构;热防护性能;热湿舒适性【作者】杜菲菲;李小辉;张思严【作者单位】东华大学服装与艺术设计学院,上海 200051;东华大学服装与艺术设计学院,上海 200051;同济大学上海国际设计创新研究院,上海 200080;东华大学现代服装设计与技术教育部重点实验室,上海 200051;东华大学服装与艺术设计学院,上海 200051【正文语种】中文【中图分类】TS941.73防火服是一种特殊的功能性服装，其作用是保护作业人员在特殊的工作环境中免受高温伤害[1]。

目前，防火服一般采用4层结构，由外向内依次为阻燃外层、防水透汽层、隔热层与舒适内层[2]，每层都有其各自的功能，这种多层复合结构极大地提高了防火服的热防护性能。

然而，正是这种阻燃、高热阻和防水性会降低防火服的透湿性能，阻碍汗水的排出和蒸发，限制人体出汗所释放的潜热[3-4]。

为解决防火服功能防护与热湿舒适性的平衡关系，很多学者对热防护材料进行了研究。

一些研究者提出利用相变材料来协调人体着装时的热平衡[5-6]，相变材料虽然可以减少热应力，提高热湿舒适度，增强热防护性能，但是相变材料本身的相变温度、时间等会受火场环境下的暴露热流量以及热暴露时间的影响，同时研发也需要耗费昂贵的成本[7]，应用范围相对比较局限。

蜂窝夹芯结构的无损检测技术

蜂窝夹芯结构的无损检测技术NOMEX蜂窝复合材料中常见的缺陷有面板与芯材脱粘、面板分层、蜂窝芯内夹杂、蜂窝芯材褶皱、蜂窝芯节点开裂等。

而对于这些缺陷，很难采用一种检测方法进行全面、有效的检测。

因此，本文将针对NOMEX复合材料蜂窝结构中不同缺陷类型，开展各种无损检测方法比对分析的综合研究。

复合材料由于其优异的性能而备受飞机设计者的青睐，已引起飞机设计及航空制造业的巨大变革，且这一变革正朝着继续加深的趋势发展[1]。

目前，航空飞行器上所用的复合材料结构主要有增强层板结构和夹芯结构两种，而在夹芯结构中以NOMEX蜂窝夹芯结构的应用最为广泛，它具有重量轻、比强度高、比刚度高、抗振、隔热、隔音、透波性能好等优点，因此在飞机的雷达罩、操纵舵面及客机的客舱地板等部位获得了大量应用。

NOMEX蜂窝夹芯结构是由上下2层面板和中间蜂窝芯粘合而成（图1），蒙皮一般为玻璃纤维板或碳纤维薄板，芯材为NOMEX蜂窝，其网格形式通常为正六边形。

因制造工艺不当或服役载荷作用下，NOMEX蜂窝复合材料容易形成缺陷，这些缺陷的存在威胁着复合材料蜂窝结构的安全，因此，对复合材料蜂窝结构的无损检测非常重要。

NOMEX复合材料蜂窝夹芯结构的缺陷类型及无损检测方法分析NOMEX蜂窝复合材料中常见的缺陷有面板与芯材脱粘、面板分层、蜂窝芯内夹杂、蜂窝芯材褶皱、蜂窝芯节点开裂等。

而对于这些缺陷，很难采用一种检测方法进行全面、有效的检测。

因此，本文将针对NOMEX复合材料蜂窝结构中不同缺陷类型，开展各种无损检测方法比对分析的综合研究。

1 声学检测法1.1 脉冲反射法外场检测时通常结构不可拆卸，此时只能从单侧蒙皮对结构进行检测，脉冲反射法尤其适用于该种情况下的检测。

1.1.1 高频超声脉冲反射法蜂窝夹芯结构蒙皮偏薄，对蒙皮自身的分层或蒙皮与蜂窝芯脱粘类缺陷，高频超声的检测效果较好。

鉴于蜂窝夹芯结构的特点，高频超声只能穿透蒙皮，所以显示屏上只能看见单层蒙皮的面波与底波。