第六章智能纤维案例
智能纤维的设计与性能研究
智能纤维的设计与性能研究哎呀,说起智能纤维,这可真是个神奇又有趣的领域!就像我们日常生活中,有时候会突然发现一些让我们眼前一亮的新奇玩意儿,智能纤维就是这样的存在。
我记得有一次去参加一个科技展览,在那里,我第一次亲眼见识到了智能纤维的魅力。
当时,有一件展示的衣服引起了我的注意。
那可不是普通的衣服哦,它是用智能纤维制成的。
当周围环境温度升高时,这衣服的颜色竟然开始慢慢变浅,就好像在给自己“降温”一样;而当温度降低时,它又神奇地变成了深色,仿佛在努力给自己“保暖”。
这让我大为惊叹,也让我对智能纤维充满了好奇和探索的欲望。
咱们先来说说智能纤维的设计吧。
这就像是给纤维赋予了“智慧的大脑”。
设计师们得绞尽脑汁,想出各种巧妙的办法来让这些纤维变得与众不同。
他们要考虑纤维的材质,是用传统的化纤材料,还是探索一些新型的高分子材料呢?比如说,有的会选择具有特殊分子结构的聚合物,这样可以让纤维在受到外界刺激时产生相应的变化。
还有啊,纤维的形状和结构也至关重要。
是做成细长的丝状,还是编织成复杂的网状呢?这都得经过精心的计算和设计。
再谈谈智能纤维的性能。
这性能可真是五花八门,让人应接不暇。
就拿刚才说的那件能变色的衣服为例,它的温度响应性能简直太酷了!还有一些智能纤维具有良好的导电性,这意味着它们可以被用在电子设备中,像智能手环、智能服装里的传感器等等。
另外,有些智能纤维还具有出色的机械性能,比如高强度、高韧性,这使得它们在一些特殊的领域,比如航空航天、军事等方面都能大显身手。
智能纤维的湿度响应性能也不容小觑。
想象一下,在潮湿的天气里,我们的衣服能够自动调节湿度,让我们始终保持干爽舒适,这得多棒啊!还有一些智能纤维能够感知压力和拉力的变化,这对于运动装备的制造来说,简直是如虎添翼。
比如运动鞋的鞋底,如果采用这种能感知压力的智能纤维,就可以根据我们跑步时的受力情况,提供更好的支撑和缓冲。
在医疗领域,智能纤维更是发挥着重要的作用。
纺织行业智能制造纤维方案
纺织行业智能制造纤维方案第1章智能制造概述 (3)1.1 纺织行业背景 (3)1.2 智能制造发展现状与趋势 (3)第2章纤维原料的选择与处理 (4)2.1 原料种类及特性 (4)2.1.1 天然纤维 (4)2.1.2 合成纤维 (5)2.2 原料处理技术 (5)2.2.1 物理处理 (5)2.2.2 化学处理 (5)2.3 原料质量检测 (5)第3章纤维加工工艺智能化 (6)3.1 纺纱工艺智能化 (6)3.1.1 纺纱工艺概述 (6)3.1.2 纺纱工艺智能化技术 (6)3.2 织造工艺智能化 (6)3.2.1 织造工艺概述 (6)3.2.2 织造工艺智能化技术 (6)3.3 染整工艺智能化 (7)3.3.1 染整工艺概述 (7)3.3.2 染整工艺智能化技术 (7)第4章生产线自动化设备 (7)4.1 自动化纺纱设备 (7)4.1.1 纺纱工艺流程优化 (7)4.1.2 高速自动络筒机 (7)4.1.3 自动化并条机 (7)4.1.4 自动化粗纱机 (7)4.2 自动化织造设备 (7)4.2.1 多功能提花织机 (7)4.2.2 高速喷气织机 (8)4.2.3 自动化剑杆织机 (8)4.2.4 织造工艺智能化 (8)4.3 自动化染整设备 (8)4.3.1 高效节能染色机 (8)4.3.2 自动化定型机 (8)4.3.3 智能化烘干机 (8)4.3.4 自动化后整理设备 (8)第5章信息采集与处理 (8)5.1 传感器技术 (8)5.1.1 传感器概述 (8)5.1.2 传感器选型及布置 (9)5.2 数据采集与传输 (9)5.2.1 数据采集系统 (9)5.2.2 数据传输技术 (9)5.3 数据处理与分析 (9)5.3.1 数据预处理 (9)5.3.2 数据分析方法 (9)5.3.3 数据可视化 (9)5.3.4 智能决策支持 (9)第6章智能制造执行系统 (10)6.1 生产调度与优化 (10)6.1.1 调度策略设计 (10)6.1.2 调度系统构建 (10)6.1.3 调度算法实现 (10)6.2 生产过程监控 (10)6.2.1 监控系统框架 (10)6.2.2 数据采集与传输 (10)6.2.3 数据处理与分析 (10)6.3 生产质量控制 (10)6.3.1 质量控制策略 (10)6.3.2 质量检测与判定 (10)6.3.3 质量改进措施 (11)第7章人工智能技术应用 (11)7.1 机器学习与深度学习 (11)7.1.1 机器学习概述 (11)7.1.2 深度学习概述 (11)7.2 人工智能在纺织行业的应用案例 (11)7.2.1 纺织品质量检测 (11)7.2.2 纤维生产过程优化 (11)7.2.3 纺织品销售预测 (11)7.3 人工智能未来发展趋势 (11)7.3.1 算法优化与模型创新 (12)7.3.2 端到端解决方案 (12)7.3.3 跨界融合与创新 (12)7.3.4 个性化定制与智能服务 (12)第8章工业互联网与大数据 (12)8.1 工业互联网平台 (12)8.1.1 平台架构与功能 (12)8.1.2 平台在纺织行业的应用案例 (12)8.2 大数据技术在纺织行业的应用 (12)8.2.1 数据采集与处理 (12)8.2.2 数据分析与决策支持 (12)8.3 数据驱动的纤维智能制造 (13)8.3.1 数据驱动的生产过程优化 (13)8.3.2 数据驱动的设备管理与维护 (13)8.3.3 数据驱动的产品质量控制 (13)8.3.4 数据驱动的供应链管理 (13)8.3.5 数据驱动的产品设计 (13)第9章绿色环保与可持续发展 (13)9.1 环保型纤维研发 (13)9.1.1 环保型纤维的定义与分类 (13)9.1.2 环保型纤维研发方向 (14)9.2 生产过程节能与减排 (14)9.2.1 生产过程能耗分析 (14)9.2.2 节能技术应用 (14)9.2.3 减排措施 (14)9.3 循环经济与废弃物利用 (14)9.3.1 循环经济理念在纺织行业的应用 (14)9.3.2 废弃物分类与利用 (14)9.3.3 废弃物资源化利用技术 (14)第10章案例分析与未来发展 (15)10.1 国内外典型案例分析 (15)10.1.1 国内案例 (15)10.1.2 国外案例 (15)10.2 智能制造在纺织行业的挑战与机遇 (15)10.2.1 挑战 (15)10.2.2 机遇 (16)10.3 纺织行业智能制造未来展望 (16)第1章智能制造概述1.1 纺织行业背景纺织行业作为我国传统支柱产业之一,具有悠久的历史和广泛的国际影响力。
第六章智能纤维
热致变色体系中最重要的是胆甾型液晶。
胆甾型液晶在某一温度范围内,
随着温度的升高,在整个可见 光范围内进行可逆显色,即颜 色由红 绿 紫。 将数种液晶混合,可以在希 望的温度范围内显示出所希望 的颜色,且色浑鲜艳,反应灵 敏。将这些液晶引入纤维中, 可以制备出热致变色纤维。
光敏纤维、温敏纤维、pH值响应性凝 胶纤维、导电纤维、形状记忆纤维、蓄 热调温纤维、智能抗菌纤维等。
(一)光敏纤维
光敏纤维:指在光的作用下,某些性能(颜色、 导电性能等)发生可逆变化的纤维。 主要有光敏变色纤维和光导纤维两种。 1. 光敏变色纤维 光敏变色纤维: 指在太阳光和紫外光等的照射下 颜色会发生可逆变化的纤维。
2. 光导纤维
光导纤维:简称光纤,是一种把光能闭合在纤维 中而产生导光作用的光学复合材料,具有感知 和单向传输功能。
自1970年美国研制成功石英玻璃光导纤维以来,在 高速公路、大桥、堤坝、建筑物等混凝土结构材料和 飞机机翼方面的应用获得广泛的关注。 光导纤维最著名的应用是作光纤传感器。它可以探 测应变、温度、位移、物质化学浓度、加速度、压强、 电流、磁场以及其他的一些信号,是迄今为止发展最 为成熟的纤维传感器 。
例1:将热致变色或光致变色显色剂通过界面缩聚包含于 微胶囊中,然后与低熔点聚合物(例如聚乙烯)混合作 为芯部,高熔点成纤高聚物(例如聚酰胺、聚酯等)作 为鞘部。
普通纺
皮芯复合纺
杂化的基本思想是将原子、分子基团在纳 米数量级上进行复合。
例2:热反应纤维 —— 一种对温度反应特别敏感的调温 型防寒材料 将纳米粉体加入常规纤维,由于纳米粉体的微粒效 应,制得的杂化纤维可通过光束控制而在不同温度下 进行“逆向补充能量平衡”:在高温环境下,纳米粉 体控制和削弱原子和分子的运动,使织物更加紧密而 产生对热量的屏蔽作用;而在低温情况下,纳米粉体 同样可以控制原子和分子的运动造成屏蔽,防止外界 低温对人体皮肤的伤害。
概述世界智能纤维的发展起源与部分公司的开发实例
作者:ZHANGJIAN仅供个人学习,勿做商业用途概述世界智能纤维地发展起源与部分公司地开发实例【作者:赵春保】一、前言智能纤维是集感知、驱动和信息处理于一体,类似生物材料,具备自感知、自适应、自诊断、自修复等智能性功能地纤维.智能纺织品是指对环境有感知和反应功能地纺织品.智能纤维及其纺织品不仅具有对外界刺激(如机械、光、热、化学、应力、电磁等)感知和反应地能力,还具有适应外界环境地能力.特别是纺织科技地进步将很快地使我们地衣物除了用来穿着以外,还具有各种不同地功能.它可以使我们更具活力,或是保护我们不受细菌地疾病地侵扰.虽然在这个星球上仍有成千上万地人因为贫穷而光着脚,但是纺织工业每年都将数百万美元用于研制开发更舒适、更美观以及更健康地织物.目前,每年都有2000多种新地织物被研究出来,而且很快地被用于制作服装.日本是各种新型纺织面料最大地生产国,也是新型织物开发研究地领头羊,它拥有世界上5-8个左右最重要地新型材料研发实验室.其次是美国和瑞士,阿根廷虽然没有雄厚地经济实力,但是在新织物地研究中也有一席之地.特别是智能面料(Smart textiles and interactive fabrics)品种国外行业人认为它将会陪伴我们终身,现有产品及即将开发地新品不仅能够使面料自我“打理”,同时还能“照料”着装者.而智能面料是一种新型面料,新科技地应用赋予了面料新地功能.新产品地问世及不断开发使智能服装有可能伴随穿着者从孩提时代一直到暮年.其实,智能面料能够开发出很多种类地服装,从防护衣到娱乐外套(entertainment jackets),一整套智能面料产品都已经问世了.如防护衣可以用来防止新生儿死于婴儿瘁死综合症;荧光服可以保证在校儿童安全;通讯及娱乐外套可以用于工作及休闲;监护衬衫可以监控重要身体数据,如心脏、肺、皮肤及体温,并利用这些数据来发现早期地心脏及循环系统疾病.因此,智能面料服装已经与人们地生活息息相关了.二、智能纤维材料地发展历史早在20世纪50年代,Hirshbery发现了螺吡喃类化合物地变色现象,并将这种现象称为Poto.Chromism(光致变色).智能变色纤维是变色材料研究领域里一个小地分支,它最早应用于1970年地越南战争战场上,美国地CYANAMIDE为满足美军对作战服地要求而开发了一种可以吸收光线后改变颜色地织物.此后各种变色复合纤维,如绣花丝绒、针织纱、机织纱等,广泛应用于运动鞋、皮革、毛衣等,受到人们地广泛喜爱.“智能材料”这个概念最早是由美国弗吉尼亚大学Craig Rogers博士最早提出来地.1989年日本人高木俊宜将信息科学融合于材料地物性和功能,也提出了智能材料(Intelligent ma.terials)概念.尔后美国地R.E.Newnham教授提出了灵巧(smart)材料.近几年智能纤维及其纺织品越来越多地受到各国研究者地重视,国内外许多机构开始致力于智能纺织品地开发研究,所开发地产品向多功能化、产业化地方向发展.智能纺织品地开发在我国还是一个崭新地课题,它地发展必将对我国纺织行业产生巨大地影响.同时,纺织工业地革命可以追溯到1890年,正是在那一年,人们开始提出衣物与健康有密切地联系这一观点.在那以前,已经有许多人成为了时尚地牺牲品:1803年,穿用薄洋纱制成地裙子成为当时妇女地时尚,但是有许多妇女因穿着这种保暖性极差地服装而感染上肺结核.数千名妇女因肺结核而死亡,当时地人们因此将肺结核称为“薄洋纱热”.这样为了时尚而丧命地故事当然已经成为了过去,如今世界正向着更实用更健康地方向发展.在这个新地世纪里,占主导地位地观念是关注我们地健康和我们地地球.在纺织工业中,这种理念与科技地进步结合在一起,给我们带来了各种新型地织物.三、国内外智能纤维材料与下游生产厂家开发实例智能纤维材料是指能够感知周围环境变化或受到刺激后能反映出某种变化地纤维.智能纤维之所以具有这种功能.主要是这种纤维含有传感、执行和处理器地功能,具有传感、执行、调控、识别、变化、适应能力.据有关资料介绍,目前智能纤维材料品种有:光纤传感器、形状记忆纤维、变色纤维、调温纤维、智能抗菌纤维等.1. 江苏吴江市方圆化纤有限公司开发地智能纤维江苏吴江市方圆化纤有限公司成功开发出PTT智能形状记忆特性纤维,并且投入试生产阶段,成为国内具有自主知识产权地PTT形状记忆特性纤维生产企业,产品商品名Fineyarn,性能达到国际领先水平.形状记忆纤维则是指纤维一次成型时,能记忆外界赋予地初始形状和特性,定型后地纤维可以任意地发生形变,并在较低地温度下将此形变固定下来(二次成形)或者是在外力地强迫下将此变形固定下来.但当已经变形地纤维在遇到特定地外部刺激时,形状记忆纤维可回复至原始形状,也就是说最终地产品具有对纤维最初形状记忆地特性,使用该种形状记忆纤维制得地织物被称为形状记忆织物.方圆化纤总经理告诉记者,PTT形状记忆特性纤维适于制作休闲夹克、休闲套装、女装套裙,男女衬衫、夏季外衣,外套、休闲服饰及各类童装等,还可用于内衣、外衣、运动服、袜子、鞋用纺织品、妇女卫生用品、床上用品,病员服、医护服饰、手术衣、手术用布、绷带、医院窗帘,旅游业床上用品、装饰布、食品餐饮业工作服等.2. 意大利一家纺织品公司开发出智能化衬衣意大利一家纺织品公司开发地智能化衬衣,该公司是利用形状记忆钛镍合金纤维与合成纤维锦纶交织地方法.其织物纱线地设计比例为:五根锦纶丝配一根形状记忆钛镍合金丝.当你所处地周围环境温度升高时,这种智能衬衣地袖子会自动卷起.而且这种衬衣还不怕起皱,即使揉成乱糟糟地一团,用电吹风一吹,马上就能复原,甚至于人地体温也可以自动将其“熨平”.3. TAMSA集团公司开发出智能变色服饰TAMSA集团正在销售新开发地变色服饰,TAMSA集团为确保变色服饰成功并快速登陆中国,以连锁经营地模式向中国投资创业者隆重推出TAMSA变色服饰加盟连锁,设立四个不同投资等级七种选择,并由公司总部统一指导、统一品牌、和店面形象,统一商标、统一VI设计,统一超低价一站式供货.不管投资者选择何种投资级别,TAMSA集团总部均肩负让投资者迅速创业致富地使命,同时为各小级别地加盟商提供全面升级指导服务.4.日本Kanebo公司开发出智能光敏变色织物日本Kanebo公司将吸收350 nm-400 nm波长紫外线后由无色变为浅蓝色或深蓝色地螺吡喃类光敏物质包敷在微胶囊中,用于印花工艺制成光敏变色织物.微胶囊化可以提高光敏剂地抗氧化能力,从而延长使用寿命.采用这种技术生产地光敏变色T恤衫早就于198 9年首次供应市场了,而近年来,国内也有类似地产品销售.5.日本松井色素化学工业公司开发出智能光敏纤维所谓光敏纤维,就是在光地作用下,某些性能如颜色、力学等发生可逆变化地纤维.在光敏纤维中,研究地热点是光致变色纤维.它是通过在纤维中引入光致变色体而制得.对于有机化合物而言,光致变色往往与分子结构地变化联系在一起.目前,光致变色纤维地研究已在日本等发达国家取得较大进展,如松井色素化学工业公司制成地光致变色纤维,在无阳光地条件下不变色,在阳光或UV照射下显深绿色.6.日本旭化成公司开发出智能感温变色纤维日本旭化成公司saran纤维就是以鲜艳地色彩为特长地原丝,在saran纤维里,加入了一种特殊地感温微型胶囊,使纤维一加温就变成透明地,成为感温变色纤维SaranArt TC.在此情况下感温纤维会变,用吹风机加温,用冰水冷却后对体温和呼吸等地温度起反应即便是从室内到户外时地温差也不退色,保持鲜艳色彩保持防水性和不易燃地特性象涂层过地丝一样不会脆化.感温变色地温度如下:20度型 16度-20度之间变色25度型 22度-31度之间变色另外,也可根据要求在0~45度之间进行设定.7. 美国科学家开发智能变色纤维军服美国科学家正在研制一种可如变色龙一样快速改变颜色地衣服,穿衣者只要启动控制器,就能让这种衣服地颜色变得和周边环境一样.美国康涅狄格大学助理教授弗雷格?佐青发明了能因应电场变化而改变颜色地电致变色聚合纤维.这种纤维之所以能变色,是因为其化学键地电子能从一系列隐形波长吸收光线.电压变化后,电子地能量水平就被改变,吸收不同波长地光线,从而改变物料地颜色.到目前为止,佐青已能把纤维地颜色,由橙转蓝或由红变蓝.他下一步是要创造能由红色及绿转白地纤维.佐青希望,最终能把不同颜色地纤维,编织成十字型衣料,透过金属线连接电池后,每个十字点都能变成一个像素──即组成屏幕图象地小光点.以这种纤维制成地衣服,穿著者就能根据自己地心情,透过启动一个微型控制器,调整服装地颜色.或者,穿著者可以将微型控制器连接摄影机,像素即能展示穿着者四周景物地颜色,让衣服地颜色和四周景物“合而为一”.其它研究这个领域地科学家,研发一种电致变色聚合物膜,以改变表面地颜色.这种膜能因应耀眼地光,能自动令窗格变暗,或用来在包装、个人讯息或贺卡上展示广告.8.瑞士Schoeller公司开发出智能调温面料新型可调温面料让冬暖夏凉地衣服成为可能.变化无常地天气常常令我们在选择出门地衣服时大伤脑筋.该穿短袖还是夹克?穿这件衣服晚上会不会冷?就没有能随温度变化而改变保温能力地衣服吗?针对这一问题,瑞士Schoeller公司最近推出了一种可弹性调整温度地智能面料——c—change.Schoeller公司地研究人员从冷杉球果地调温方法中获得了开发.c_ change面科地灵感.冷杉球果是植物应对自然界温度、天气变化地高手——每当气温下降或潮湿时,冷杉球果便会关闭鳞片,保持温度和干燥;一旦天气回暖、湿度下降,鳞片就会再度打开,接受阳光并排出湿气.Schocller面料采用了与这一原理类似地薄膜技术,可根据周边地情况自动做出相应地调整,使衣服始终保持最合适地温度和湿度.9.雪莲与恒天合作研发出新型智能调温纤维产品继北京雪莲羊绒股份有限公司与山西恒天新纤维科技开发有限公司合作研制出可发射负离子功能地智能调温型牛奶蛋白复合纤维后,近日,其研制地智能调温型牛奶蛋白纤维地性能技术又有了重大突破.据悉,新研制地智能调温型牛奶蛋白复合纤维产品可以与高级羊毛、驼绒混纺,制作出具有明显舒适性智能调温特征地高级面料.据了解,这种新产品地最大特点是:相变焓高达22J/g以上,且耐压、耐高温性能优良.即使产品经高温染色和汽蒸、高压定型整理和皂洗工艺后,其相变焓仍达20J/g以上.其次,这种纤维是含有天然牛奶蛋白地营养材料,亲肤性极好,为下游客户研制和开发高档新型功能性面料创造了充分条件.据测试,用这种纤维以40%地比例与羊毛、驼绒、棉等纤维混纺,其最终得到地面料调温功能(相变焓指标)比用纯地美国outlastPCM调温腈纶纤维、粘胶纤维制造地产品还要高,且手感要远优于outlastPCM腈纶或粘胶纤维产品.据雪莲公司苗晓光总工程师介绍,智能调温纤维地两大重要指标是纤维地相变焓大小,和纤维地耐压、耐高温汽蒸性能.纤维相变焓大小决定了纤维地调温范围和调温舒适度程度;耐压和耐高温汽蒸性能则决定了其在对纤维由纤维加工成面料和产品生产过程中,起调温功能地相变焓损失程度,以及人体在穿着、洗涤过程中造成地调温功能地损失程度.目前,一些市场上售出地号称具有调温功能地服装,由于采用地是相变焓较低(7J/g以下)且耐汽蒸和耐高压性能一般地纤维,从纤维到成品经过较长工艺路线,最终纤维地相变焓损失较大,导致产品仅有微弱地调温功能,有地经过后整理工艺后,几乎完全丧失了调温功能,所以这种产品很难提供出产品调温性能地测试报告.而雪莲公司新开发地高相变焓稳定性极佳地智能调温型牛奶蛋白复合纤维解决了这一问题.新产品地上市,为高档面料地开发创造了一个新地市场空间.四、结束语虽然智能纤维与面料地发展尚处幼年,但是在未来几年它将迅速发展.预计军用服装,体育运动服,卫生保健服及工作服等领域将有新地突破.政府已经投入了大量研究经费,特别是在军用服装方面.智能面料在医疗及体育方面也有重要地商业用途,比如医疗监护功能,自动恢复及自动清洁等功能.总之,将来服装将拥有医疗监控功能,可装配内置电话,计算机及健康监控装置;还拥有办公助理地功能,提醒穿着者需要医生,出门别忘带钥匙等.目前一些技术已经投放市场,如监控身体健康,有些仍在研究当中.然而毋庸置疑地是,预计智能面料将在未来地二十年内得以普及.版权申明本文部分内容,包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理。
概述世界智能纤维的发展起源与部分公司的开发实例
概述世界智能纤维的发展起源与部分公司的开发实例【作者:赵春保】一、前言智能纤维是集感知、驱动和信息处理于一体,类似生物材料,具备自感知、自适应、自诊断、自修复等智能性功能的纤维。
智能纺织品是指对环境有感知和反应功能的纺织品。
智能纤维及其纺织品不仅具有对外界刺激(如机械、光、热、化学、应力、电磁等)感知和反应的能力,还具有适应外界环境的能力。
特别是纺织科技的进步将很快地使我们的衣物除了用来穿着以外,还具有各种不同的功能。
它可以使我们更具活力,或是保护我们不受细菌的疾病的侵扰。
虽然在这个星球上仍有成千上万的人因为贫穷而光着脚,但是纺织工业每年都将数百万美元用于研制开发更舒适、更美观以及更健康的织物。
目前,每年都有2000多种新的织物被研究出来,而且很快地被用于制作服装。
日本是各种新型纺织面料最大的生产国,也是新型织物开发研究的领头羊,它拥有世界上5-8个左右最重要的新型材料研发实验室。
其次是美国和瑞士,阿根廷虽然没有雄厚的经济实力,但是在新织物的研究中也有一席之地。
特别是智能面料(Smart textiles and interactive fabrics)品种国外行业人认为它将会陪伴我们终身,现有产品及即将开发的新品不仅能够使面料自我“打理”,同时还能“照料”着装者。
而智能面料是一种新型面料,新科技的应用赋予了面料新的功能。
新产品的问世及不断开发使智能服装有可能伴随穿着者从孩提时代一直到暮年。
其实,智能面料能够开发出很多种类的服装,从防护衣到娱乐外套(entertainment jackets),一整套智能面料产品都已经问世了。
如防护衣可以用来防止新生儿死于婴儿瘁死综合症;荧光服可以保证在校儿童安全;通讯及娱乐外套可以用于工作及休闲;监护衬衫可以监控重要身体数据,如心脏、肺、皮肤及体温,并利用这些数据来发现早期的心脏及循环系统疾病。
因此,智能面料服装已经与人们的生活息息相关了。
二、智能纤维材料的发展历史早在20世纪50年代,Hirshbery发现了螺吡喃类化合物的变色现象,并将这种现象称为Poto.Chromism(光致变色)。
纺织纤维行业智能化纺织纤维设计与开发方案
纺织纤维行业智能化纺织纤维设计与开发方案第1章绪论 (3)1.1 研究背景及意义 (3)1.2 国内外研究现状 (4)1.3 研究内容与目标 (4)第2章纺织纤维概述 (4)2.1 纺织纤维分类及特点 (4)2.2 纺织纤维功能指标 (5)2.3 纺织纤维应用领域 (5)第3章智能化纺织纤维设计原理 (5)3.1 纤维设计基本概念 (5)3.2 智能化纤维设计方法 (6)3.3 纤维结构优化设计 (6)第4章智能化纺织纤维材料选择 (6)4.1 纤维原料种类及功能 (6)4.1.1 天然纤维 (6)4.1.2 化学纤维 (7)4.2 智能纤维材料制备技术 (7)4.2.1 改性技术 (7)4.2.2 复合技术 (7)4.2.3 纳米技术 (7)4.3 纤维材料在智能化纺织中的应用 (7)4.3.1 舒适性调控 (7)4.3.2 功能性防护 (7)4.3.3 健康监测 (7)4.3.4 智能传感与控制 (8)第5章纺织纤维成形工艺智能化 (8)5.1 纤维成形工艺概述 (8)5.2 智能化成形工艺技术 (8)5.2.1 自动化控制技术 (8)5.2.2 人工智能技术 (8)5.2.3 数字化仿真技术 (8)5.3 纤维成形过程中的质量控制 (9)5.3.1 在线监测技术 (9)5.3.2 智能检测设备 (9)5.3.3 质量追溯与数据分析 (9)第6章智能化纺织纤维后整理技术 (9)6.1 纤维后整理概述 (9)6.2 智能化后整理技术 (9)6.2.1 数字化监控与自动调控技术 (9)6.2.2 智能化表面处理技术 (9)6.2.3 精准化功能整理技术 (10)6.3 后整理对纤维功能的影响 (10)6.3.1 力学功能 (10)6.3.2 舒适功能 (10)6.3.3 功能性 (10)6.3.4 环保功能 (10)第7章纺织纤维功能测试与评价 (10)7.1 纤维功能测试方法 (10)7.1.1 力学功能测试 (10)7.1.2 纤维形态特征测试 (10)7.1.3 纤维热功能测试 (11)7.1.4 纤维化学功能测试 (11)7.2 智能化测试技术 (11)7.2.1 机器视觉技术在纤维功能测试中的应用 (11)7.2.2 纤维功能测试的自动化与智能化 (11)7.2.3 数据处理与分析技术 (11)7.3 纤维功能评价体系 (11)7.3.1 纤维功能评价指标 (11)7.3.2 纤维功能综合评价方法 (11)7.3.3 智能化纤维功能评价系统 (11)第8章智能化纺织纤维产品开发 (12)8.1 智能化纤维产品设计理念 (12)8.1.1 功能性:智能化纤维产品应具备特定的功能性,如保暖、透气、防水、抗静电等,以满足不同场合和消费群体的需求。
智能纤维.ppt
1)聚合物后期整理,赋予天然的或人造的纤维以形状记忆功能; 2)利用形状记忆材料直接织造或合成记忆纤维; 3)利用改性方法,将具有形状记忆的高分 子材料接枝到纤维上,使纤维拥有形状记忆效应。
电子智能纤维
定义
电子织物,又称智能布块,不仅具备 可穿戴和外观柔顺等常规性质,而且 能够监测环境事件、执行计算任务并 具备无线通信能力。
随着科技的进步及多学科的相互交叉渗透和 融合,智能纤维正在向着高功能、高附加值的方 向发展,它的研究开发已经进入到了一个新的领 域。它在提高人们的生活质量,改善人们的劳动 条件,增加服装舒适性,满足某些特殊行业和特 殊场合的需要等方面正在发挥越来越重要的作用。
智能纺织品的加工技术也在不断深入,相信 在不远的将来,其品种会越来越丰富,应用范围 也将越来越广。
形状记忆纤维
➢定义:
形状记忆纤维是指纤维第一次成型时,能记忆外界赋予的初始形状,定型 后的纤维可以任意发生形变,并在较低的温度下将此形变固定下来(二 次成型)或者是在外力的强迫下将此变形固定下来。当给于变形的纤维 加热或水洗等外部刺激条件时,形状记忆纤维可回复原始形状,也就是 说最终的产品具有对纤维最初形状记忆的功能。
智能纤维
14高分子 赵紫汝
1 智能纤维的定义 2 智能纤维的发展过程 3 智能纤维的分类及其具体内容 4 智能纤维的发展前景展望
智能纤维
智能纤维是一种能对特别刺激进行判别并按预定方式 智能反应的纤维。智能纤维及其纺织品不仅具有对外 界刺激,如热、光、温度、电磁等变化感知和反应的 能力!还具备适应外界环境的能力。
蜥蜴皮肤的颜色随周围 坏境颜色的变化而变化
变色龙
智能纤维的发展过程 结构材料 功能材料 智能材料 模糊材料
智能纤维
智能纤维—调温纺织品的研究进展1、智能纤维简介智能纤维是一种能对特别刺激进行判别并按预定方式智能反应的纤维。
智能纤维及其纺织品不仅具有对外界刺激,如热、光、温度、电磁等变化感知和反应的能力!还具备适应外界环境的能力。
目前,智能纤维及其纺织品的研究和开发已逐渐受到关注和重视,其中变色纤维、调温纤维、形状记忆纤维及导电纤维等智能纤维已实现规模化生产。
2、调温纺织品调温纤维又分为蓄热调温纤维和调温调湿纤维。
蓄热调温纤维能够根据外界环境温度变化,伴随纤维中所包含的相变物质发生液-固可逆相变、或从环境中吸收热量储存于纤维内部、或放出纤维中储存热量,在纤维周围形成温度相对恒定的微观气候,从而在一定时间内实现温度调节功能[2]。
用此类纤维加工成的纺织品(服装)除具有静态保温作用外,还具有由于相变物质的吸热放热引起的动态保温作用。
智能调温纤维的这种吸热和放热过程是自动的、可逆的、无限次的[1]。
2.1、介质相变调温纤维相变材料PCM是一种利用相变潜热来储能和放能的化学材料。
当外界温度变化时,相变材料会发生可逆相变以吸收或释放热量。
当温度高于某一阈时,材料相变而吸热,使温度不再升高;当温度低于某一阈值时,材料相变而放热,使温度不再降低[4]。
因此,这类纤维材料可主动、智能地控制周围的温度[3]。
如图1所示。
相变调温纤维生产加工过程中,相变材料被包封在直径为1.0~10.0μm的微胶囊中,对织物进行涂层整理或将微胶囊混入纺丝液中进行纺丝。
较早用于纺织领域的相变材料为石蜡类烷烃。
石蜡具有不同的熔点和结晶点,通过改变相变材料中不同种烷烃的混合比例,可得纺织品所需的相变温度范围。
具有代表性的相变材料是聚乙二醇(PEG)和新戊二醇(NPG)。
PEG的相变效应是结合在纤维上相邻多元醇螺旋间的氢键的作用:温度升高时,氢键解离,系统趋于无序,线团松弛而导致吸热;环境温度降低时,氢键恢复,系统重归有序!、,线团压缩而导致放热[5]。
纺织行业智能制造在纺织纤维识别中的应用方案
纺织行业智能制造在纺织纤维识别中的应用方案第1章绪论 (4)1.1 研究背景与意义 (4)1.2 国内外研究现状 (4)1.3 研究内容与目标 (5)第2章纺织纤维概述 (5)2.1 纺织纤维的分类与特性 (5)2.1.1 天然纤维 (5)2.1.2 化学纤维 (5)2.2 纺织纤维的识别方法 (6)2.2.1 显微镜法 (6)2.2.2 燃烧法 (6)2.2.3 红外光谱法 (6)2.2.4 色谱质谱联用法 (6)2.2.5 智能识别技术 (6)第3章智能制造技术 (6)3.1 人工智能技术 (6)3.1.1 纺织纤维识别的需求与挑战 (6)3.1.2 人工智能算法在纤维识别中的应用 (7)3.1.3 人工智能在纤维质量评估中的应用 (7)3.2 机器视觉技术 (7)3.2.1 机器视觉在纺织纤维识别中的作用 (7)3.2.2 纤维图像预处理方法 (7)3.2.3 纤维特征提取与选择 (7)3.3 深度学习技术 (7)3.3.1 深度学习在纺织纤维识别中的应用 (7)3.3.2 卷积神经网络(CNN)在纤维识别中的应用 (7)3.3.3 深度学习模型的训练与优化 (7)3.3.4 迁移学习在纺织纤维识别中的应用 (7)第4章纺织纤维图像预处理 (8)4.1 纤维图像采集 (8)4.1.1 纤维样本制备 (8)4.1.2 图像采集设备 (8)4.1.3 光源与照明 (8)4.1.4 图像采集参数设置 (8)4.2 纤维图像预处理方法 (8)4.2.1 图像去噪 (8)4.2.2 图像增强 (8)4.2.3 图像分割 (8)4.2.4 纤维特征提取 (9)4.2.6 数据扩充 (9)第5章纤维特征提取与选择 (9)5.1 纤维特征提取方法 (9)5.1.1 基于物理特性的纤维特征提取 (9)5.1.2 基于化学特性的纤维特征提取 (9)5.1.3 基于光谱分析的纤维特征提取 (9)5.2 纤维特征选择方法 (9)5.2.1 基于统计的特征选择方法 (9)5.2.2 基于机器学习的特征选择方法 (9)5.2.3 基于深度学习的特征选择方法 (9)5.3 特征提取与选择的优化策略 (10)5.3.1 多方法融合的特征提取策略 (10)5.3.2 动态特征选择策略 (10)5.3.3 优化算法在特征选择中的应用 (10)第6章纺织纤维识别算法 (10)6.1 传统机器学习算法 (10)6.1.1 特征提取方法 (10)6.1.1.1 光学特征提取 (10)6.1.1.2 结构特征提取 (10)6.1.1.3 纹理特征提取 (10)6.1.2 机器学习算法应用 (10)6.1.2.1 支持向量机(SVM) (10)6.1.2.2 决策树(DT) (10)6.1.2.3 随机森林(RF) (10)6.1.2.4 朴素贝叶斯分类器(NBC) (10)6.2 深度学习算法 (10)6.2.1 卷积神经网络(CNN) (10)6.2.1.1 网络结构设计 (10)6.2.1.2 激活函数选择 (10)6.2.1.3 损失函数与优化器 (10)6.2.2 循环神经网络(RNN) (10)6.2.2.1 长短时记忆网络(LSTM) (10)6.2.2.2 门控循环单元(GRU) (11)6.2.3 深度信念网络(DBN) (11)6.2.4 自动编码器(AE) (11)6.3 纤维识别算法对比与选择 (11)6.3.1 识别准确性对比 (11)6.3.1.1 不同算法的识别准确率 (11)6.3.1.2 数据集对识别准确性的影响 (11)6.3.2 计算效率对比 (11)6.3.2.1 算法训练与测试时间 (11)6.3.2.2 硬件资源需求 (11)6.3.3 鲁棒性对比 (11)6.3.3.2 杂质与损伤纤维识别能力 (11)6.3.4 选择依据 (11)6.3.4.1 实际应用场景需求 (11)6.3.4.2 算法适用性分析 (11)6.3.4.3 成本与效益评估 (11)第7章纺织纤维识别系统设计 (11)7.1 系统架构设计 (11)7.1.1 总体架构 (11)7.1.2 数据采集层 (11)7.1.3 数据处理层 (11)7.1.4 特征提取层 (12)7.1.5 分类识别层 (12)7.1.6 应用层 (12)7.2 系统功能模块设计 (12)7.2.1 数据采集模块 (12)7.2.2 数据预处理模块 (12)7.2.3 特征提取模块 (12)7.2.4 分类识别模块 (12)7.2.5 结果展示模块 (12)7.2.6 数据分析模块 (12)7.2.7 系统管理模块 (12)7.3 系统功能评估指标 (13)7.3.1 识别准确率 (13)7.3.2 识别速度 (13)7.3.3 系统稳定性 (13)7.3.4 系统可扩展性 (13)7.3.5 用户满意度 (13)第8章纺织纤维识别系统实现与测试 (13)8.1 系统实现 (13)8.1.1 系统架构设计 (13)8.1.2 数据采集与预处理 (13)8.1.3 特征提取 (13)8.1.4 分类识别算法 (13)8.2 系统测试与优化 (14)8.2.1 数据集构建 (14)8.2.2 评价指标 (14)8.2.3 系统优化 (14)8.3 实际应用案例分析 (14)8.3.1 案例一:某纺织企业纤维识别应用 (14)8.3.2 案例二:纺织品质量检测应用 (14)8.3.3 案例三:纤维成分分析应用 (14)第9章纺织纤维识别技术的应用前景 (14)9.1 纺织行业生产过程中的应用 (14)9.1.2 纤维功能检测 (15)9.1.3 纤维混纺比测定 (15)9.2 纺织产品质量检测与控制 (15)9.2.1 纤维含量检测 (15)9.2.2 纺织品缺陷识别 (15)9.2.3 纺织品安全性评估 (15)9.3 纺织行业智能化发展展望 (15)9.3.1 智能制造技术融合 (15)9.3.2 定制化生产 (15)9.3.3 产业链协同创新 (15)9.3.4 绿色可持续发展 (16)第10章结论与展望 (16)10.1 研究成果总结 (16)10.2 存在问题与挑战 (16)10.3 未来研究方向与拓展 (16)第1章绪论1.1 研究背景与意义全球经济一体化和我国纺织行业的快速发展,提高纺织品质量和生产效率,降低生产成本,减少资源消耗,已经成为纺织企业竞争的核心要素。
化学纤维在人工智能制造中的应用与创新
化学纤维在人工智能制造中的发展趋势
化学纤维在人工 智能制造中的重
要性日益凸显
化学纤维的创新 应用将推动人工 智能制造技术的
发展
化学纤维在人工 智能制造中的发 展趋势将更加注 重环保和可持续
发展
化学纤维在人工 智能制造中的发 展趋势将更加注 重智能化和自动
化
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03
化学纤维在人工智能制造中的应用领域
0 4
化学纤维在人工智能制造中的未来展望
化学纤维在人工 智能制造中的发 展趋势
化学纤维在人工 智能制造中的技 术挑战
化学纤维在人工 智能制造中的市 场机遇
化学纤维在人工 智能制造中的创 新方向
06
化学纤维在人工智能制造中的实践案例
智能纺织品的实践案例
智能纺织品的定义和特点 智能纺织品的应用场景 智能纺织品的生产工艺和技术 智能纺织品的市场前景和挑战
0 1
市场需求:随着 人们对高品质、 个性化、智能化 产品的需求不断 增加,化学纤维 在人工智能制造 中的应用前景广 阔。
0 2
政策支持:政 府鼓励创新, 支持高科技产 业发展,为化 学纤维在人工 智能制造中的 应用提供了政 策保障。
0 3
跨学科合作:化 学纤维与人工智 能制造的跨学科 合作,有助于推 动技术创新和产 业升级。
化学纤维在智能生物材料领域的应用
化学纤维在智能生物材料中 的应用
化学纤维在智能生物材料中 的作用和优势
智能生物材料的定义和特点
化学纤维在智能生物材料领 域的创新和发展趋势
化学纤维在智能绿色材料领域的应用
化学纤维在智能绿色材料领 域的应用优势
化学纤维在智能绿色材料领 域的应用实例
智能纤维技术了解智能纤维在行业中的应用
智能纤维技术了解智能纤维在行业中的应用智能纤维技术作为一种新兴的材料技术,正在逐渐渗透到各行各业中。
智能纤维的研发与应用,为行业带来了全新的可能性和机遇。
本文将探讨智能纤维技术的定义、原理、以及在不同行业的应用案例。
一、智能纤维技术的定义和原理智能纤维技术是将传统纤维材料与先进的传感器、电子元件相结合,通过有效的数据采集、分析和处理,使纤维具备感知、响应和控制的能力。
智能纤维技术的原理主要包括三个方面:传感技术、数据采集与处理技术以及纤维材料的制备技术。
1. 传感技术智能纤维通过嵌入在纤维中的传感器感知外部环境的参数变化,如温度、湿度、压力等。
传感器可以根据不同的需求选择不同的工作原理,如电阻性、电感性、光学性等。
2. 数据采集与处理技术智能纤维中的传感器通过数据采集装置将感测到的信号传输到外部系统进行处理,通过数据分析和算法处理,提取关键信息,为应用提供基础数据支持。
3. 纤维材料的制备技术智能纤维的制备是智能纤维技术的重要环节,目前主要采用纳米材料的掺杂、激光刻蚀、纤维拉伸等制备方法来获得智能纤维材料。
二、智能纤维技术在不同行业的应用智能纤维技术在众多行业中都有着广泛的应用,以下将介绍其中几个典型的应用案例。
1. 智能纺织品智能纤维技术在纺织行业中的应用已经相对成熟。
智能纺织品可以通过感应温度变化自动调节纤维的透气性能,提高穿着者的舒适度。
同时,智能纺织品还能通过感应人体的姿态、运动等信息,实现智能监测和健康管理。
2. 智能医疗智能纤维技术在医疗行业中也有着广泛应用。
智能纤维可以制备成智能敷料,能够实时监测伤口的温度、湿度等指标,并及时报警。
此外,智能纤维还可以应用于心电图监测、体温监测等医疗设备中,实现无创的生理参数检测。
3. 智能交通智能纤维技术在交通行业中的应用也日益增加。
例如,智能纤维可以制备成智能安全带,在车辆发生剧烈碰撞时能够及时感应到,通过触发报警装置保护乘客的安全。
同时,智能纤维还能应用于智能驾驶车辆中,提供车内外环境数据,促进自动驾驶系统的发展。
一种新的智能纤维
一种新的智能纤维
作者:
来源:《学苑创造·B版》2024年第05期
近日,一篇發表于《自然》的论文介绍了一种制作内置电子元件纤维的新技术。
具有检测和处理信号功能的可穿戴电子元件通常用含有半导体器件的纤维制成,但制造电子元件的过程可能会限制这些纤维的性能。
因此,研究人员经过研究,修改了加工技术,生产出一种具有光电特性的高性能柔性纤维。
为展示这种纤维的特性,研究人员用其制作了一系列实验品。
例如:他们将纤维编成一顶帽子,以此感知交通灯的光信号,从而为视力障碍人士提供协助——帽子将检测到的光信号传输到手机,手机便可据此在交通灯由红转绿时提醒用户;还将纤维编入手环,制成可穿戴的心脏监测器,其性能与目前常见的类似设备相当,但更贴合手腕,让人感觉更舒适。
人工智能和机器学习在化纤行业中的应用案例
人工智能和机器学习在化纤行业中的应用案例随着科技的不断进步,人工智能(AI)和机器学习(ML)等新兴技术正逐渐渗透到各个行业中,化纤行业也不例外。
人工智能和机器学习的应用为化纤行业带来了许多新的机会和挑战,提升了生产效率和产品质量,并推动了行业的进一步发展。
本文将介绍一些在化纤行业中应用人工智能和机器学习的案例,以展示这些技术在行业中的价值和潜力。
一、质量控制与预测在化纤生产过程中,质量控制是至关重要的。
传统的质检方式往往需要人工进行,效率低下且容易出错。
而借助人工智能和机器学习的技术,化纤企业可以实现实时的质量监测和预测。
通过分析大量生产数据和产品质量数据,AI算法可以学习出化纤生产中不同因素对产品质量的影响,并预测出潜在的质量问题。
这样,企业可以及早采取措施来修正问题,提高产品合格率和客户满意度。
二、生产智能化和自动化借助人工智能和机器学习的技术,化纤行业可以实现生产智能化和自动化。
通过将传感器和智能控制系统与生产设备相连,系统可以实时监测生产过程中的各项参数,并根据数据进行智能调控。
机器学习算法可以根据历史数据对生产过程进行优化,提高生产效率和降低能耗。
此外,人工智能还可以用于预测设备故障和优化维护计划,提高设备的可靠性和稳定性。
三、智能供应链管理在化纤行业中,供应链管理的复杂性往往是企业面临的挑战之一。
借助人工智能和机器学习的技术,企业可以实现智能供应链管理,提高供应链的响应速度和效率。
通过对供应链数据的分析和建模,人工智能可以优化供应链中的各个环节,降低库存成本和交货周期,并根据市场需求和供应能力进行智能调度。
此外,机器学习还可以通过学习历史数据,优化供应链的预测和规划,提高供应链的准确性和可靠性。
四、智能市场营销人工智能和机器学习的技术也可以帮助化纤企业进行智能市场营销。
通过分析大数据和消费者行为,人工智能可以预测市场趋势和消费者需求,帮助企业做出准确的市场决策和推广策略。
此外,借助机器学习的技术,企业可以实现个性化营销,根据不同消费者的特征和需求,给出定制化的产品推荐和营销方案。
智能纤维在健康监测服装中的创新
智能纤维在健康监测服装中的创新随着科技的不断发展,我们的生活也在不断地被改变。
如今,智能纤维已经成为了健康监测服装中的一种创新技术。
它不仅能够为我们提供更加舒适、便捷的穿着体验,还能够实时监测我们的健康状况,帮助我们更好地了解自己的身体状况。
首先,让我们来了解一下什么是智能纤维。
智能纤维是一种具有感知、响应和适应能力的纤维材料,它可以将传感器、执行器等功能集成到纤维中,从而实现对环境的感知和对自身状态的调整。
这种纤维材料具有柔软、轻便、可穿戴等特点,非常适合用于制作健康监测服装。
那么,智能纤维在健康监测服装中是如何发挥作用的呢?首先,智能纤维可以通过内置的传感器实时收集我们的身体数据,如心率、血压、血氧饱和度等。
这些数据可以帮助我们了解自己的身体状况,及时发现异常情况,从而采取相应的措施进行调整。
例如,当我们进行运动时,智能纤维可以实时监测我们的心率和血氧饱和度,确保我们在安全的范围内进行锻炼。
其次,智能纤维还可以根据我们的身体状况自动调整服装的温度、湿度等参数,为我们提供更加舒适的穿着体验。
例如,当我们感到寒冷时,智能纤维可以自动加热,使我们的身体保持温暖;当我们出汗时,智能纤维可以迅速吸湿排汗,使我们的身体保持干爽。
这种自适应能力使得智能纤维成为健康监测服装的理想选择。
然而,尽管智能纤维在健康监测服装中具有诸多优势,但我们也不能忽视其中存在的问题。
首先,智能纤维的成本相对较高,这可能会导致健康监测服装的价格居高不下,使得普通消费者难以承受。
此外,智能纤维的耐用性和稳定性也需要进一步提高,以确保其在长期使用过程中能够保持良好的性能。
总之,智能纤维在健康监测服装中的创新为我们带来了前所未有的便利和舒适。
通过实时收集身体数据、自动调整服装参数等功能,智能纤维使我们能够更好地了解自己的身体状况,享受更加健康的生活。
然而,我们也应该关注智能纤维的成本和耐用性问题,以期在未来的发展中取得更好的平衡。
智能纤维
形状记忆纤维是在热成型时(第一次成型)能记忆外界赋予的初始形状,冷却时可以任意形变,并在更低温度下将此形态固定下来(第二次成型),当再次加热时可逆地恢复到原始形状。
根据外部环境变化,促使形状记忆纤维完成上述循环的因素,可以有光能、电能和声能等物理因素以及酸碱度、螯合反应和相变反应等。
迄今为止,研究和应用最普遍的形状记忆纤维是镍钛合金纤维。
在英国防护服装和纺织品机构研制的防烫伤服装中,镍钛合金纤维首先被加工成宝塔式螺旋弹簧状,再进一步加工成平面状,然后固定在服装面料内。
该服装表面接触高温时,形状记忆纤维的形变被触发,纤维迅速由平面状变化成定塔状,在两层织物内形成很大的空腔,使高温远离人体皮肤,防止烫伤发生。
智能纤维作为新出现的高科技材料,应用前景非常广阔。
从目前情况来看,此类材料在服装、建筑、军事方面都有很大的应用潜力。
但是在技术方面还有很多问题没有解决,所以很多智能纤维都还没有产业化。
相信随着时间的推移和科技的进步,通过广大科技工作者的不懈努力,某些纤维的批量生产亦成为可能,智能纤维的研究和应用有着光明的未来。
智能纤维与服装:未来服饰的科技革新
智能纤维与服装:未来服饰的科技革新在纺织业的广阔天空中,智能纤维如同一颗冉冉升起的新星,以其独特的魅力和无限的潜力,引领着未来服饰的科技革新。
这场变革不仅仅是一场简单的材料更新换代,而是一场深刻的产业革命,它将彻底改变我们对服装的认知和使用方式。
首先,让我们来理解一下什么是智能纤维。
智能纤维是一种能够感知环境变化并做出反应的高科技材料。
它们可以像变色龙一样根据温度、湿度、光线等外界条件改变自己的颜色或形态;也可以像人体的神经系统一样,对压力、温度等刺激产生反应。
这些特性使得智能纤维成为了未来服饰设计的理想选择。
然而,智能纤维的应用并非一帆风顺。
它的生产成本高昂,技术难度大,这些都是制约其大规模应用的因素。
但是,随着科技的进步和成本的降低,我们有理由相信,智能纤维将会在未来的服饰领域中扮演越来越重要的角色。
那么,智能纤维将如何影响未来的服饰呢?首先,它将使服饰更加个性化。
通过智能纤维的应用,我们可以设计出能够根据个人喜好和需求自动调整颜色、图案和风格的服装。
其次,它将使服饰更加智能化。
例如,通过集成传感器和微型电子设备,我们可以设计出能够监测身体健康状况、提供导航信息甚至进行通信的智能服装。
最后,它将使服饰更加环保。
智能纤维的使用将大大减少对传统材料的依赖,从而减少对环境的影响。
当然,智能纤维的应用也带来了一些挑战。
例如,如何保证数据的安全性和隐私性?如何确保智能服装的耐用性和可洗性?这些问题都需要我们在推进智能纤维应用的过程中予以充分考虑和解决。
总的来说,智能纤维与服装的结合是一场充满希望和挑战的科技革新。
它不仅将改变我们对服装的认知和使用方式,更将推动整个纺织业向更高的科技水平和更大的市场潜力迈进。
在这个过程中,我们需要保持开放的心态,积极面对挑战,不断探索和创新,以实现智能纤维在未来服饰领域的广泛应用和发展。
智能纤维综述
智能纤维综述智能纤维综述【第一章智能纤维的概念及分类】1.1 智能纤维的定义1.2 智能纤维的分类及特性1.2.1 传感类智能纤维1.2.2 反应类智能纤维1.2.3 控制类智能纤维【第二章传感类智能纤维】2.1 温度传感类智能纤维2.1.1 温度敏感纤维2.1.2 热电偶纤维2.2 湿度传感类智能纤维2.2.1 湿度敏感纤维2.2.2 纳米孔道纤维2.3 光传感类智能纤维2.3.1 光致发光纤维2.3.2 光学谐振传感纤维【第三章反应类智能纤维】3.1 pH值响应类智能纤维3.1.1 pH敏感纤维3.1.2 pH调控纤维3.2 电磁响应类智能纤维3.2.1 电磁感应纤维3.2.2 电磁屏蔽纤维3.3 化学物质响应类智能纤维 3.3.1 化学传感纤维3.3.2 化学阻滞纤维【第四章控制类智能纤维】4.1 形状变化类智能纤维4.1.1 形状记忆纤维4.1.2 形状变化纤维4.2 机械响应类智能纤维4.2.1 纤维增强材料4.2.2 纤维传感器4.3 生物响应类智能纤维4.3.1 生物识别纤维4.3.2 细胞生物相容纤维【第五章智能纤维的应用】5.1 纺织行业中的应用5.1.1 智能纺织品5.1.2 智能纺织机械5.2 医疗健康领域中的应用5.2.1 医疗敷料5.2.2 生物传感器5.3 电子通信领域中的应用5.3.1 光纤通信5.3.2 光纤传感【第六章附件】6.1 附件一:________智能纤维相关技术图表6.2 附件二:________智能纤维应用案例分析6.3 附件三:________智能纤维相关研究论文合集【第七章法律名词及注释】7.1 智能纤维:________指具有传感、反应或控制功能的纤维材料。
7.2 传感类智能纤维:________具有感知外界信息的能力,如温度、湿度等。
7.3 反应类智能纤维:________能根据外界刺激做出相应的变化,如pH值、光照等。
7.4 控制类智能纤维:________可以控制环境的纤维材料,如形状记忆纤维、机械响应纤维等。
智能纤维在健康监测服装中的创新
智能纤维在健康监测服装中的创新在这个科技飞速发展的时代,我们的生活方式正在发生着翻天覆地的变化。
其中,智能纤维作为一种新兴技术,已经开始在健康监测服装领域展现出巨大的潜力。
正如一位著名科学家所说:“科技是一把双刃剑,既给我们带来了便利,也带来了挑战。
”本文将探讨智能纤维在健康监测服装中的创新及其可能带来的影响。
首先,让我们来了解一下什么是智能纤维。
智能纤维是一种具有感知、响应和适应能力的纤维材料,它们可以根据环境变化自动调整其性能。
这种纤维的发明,使得我们可以将传感器、电路和其他电子设备嵌入到纺织品中,从而实现对身体健康的实时监测。
这就像是给衣物装上了一双“眼睛”,让它们能够看到我们的身体状况。
那么,智能纤维在健康监测服装中的创新究竟体现在哪些方面呢?首先,它可以实现对心率、血压、血糖等多种生理指标的实时监测。
这对于患有心血管疾病、糖尿病等慢性病的患者来说,无疑是一个福音。
通过穿着这样的衣物,他们可以随时了解自己的身体状况,从而及时调整生活习惯或就医治疗。
其次,智能纤维还可以实现对身体运动状态的监测。
例如,它可以帮助我们了解每天的步数、运动量以及睡眠质量等。
这对于热爱运动的人来说,无疑是一个极大的便利。
通过这些数据,我们可以更好地制定运动计划,提高运动效果。
同时,这也有助于养成良好的生活习惯,提高生活质量。
然而,智能纤维在健康监测服装中的创新并非一帆风顺。
正如一位专家所指出的:“任何技术的发展都会带来一定的风险。
”智能纤维的应用也可能引发一些问题。
例如,随着个人隐私数据的增多,如何保护用户的隐私成为了一个亟待解决的问题。
此外,智能纤维的成本较高,可能导致健康监测服装的价格居高不下,使得普通消费者难以承受。
因此,在推广智能纤维的过程中,我们需要充分考虑这些问题,以确保技术的健康发展。
总之,智能纤维在健康监测服装中的创新为我们带来了许多便利,但同时也带来了一些挑战。
面对这些挑战,我们需要保持冷静思考,积极探索解决方案。
智能纤维综述
智能纤维综述智能纤维综述1-简介智能纤维是一种具有特殊功能或特性的纤维材料,通过在纤维中引入特定的成分或结构,使其能够响应外部刺激、实现特定任务或提供特定功能。
智能纤维在各个领域有着广泛的应用,包括纺织、医疗、电子、能源等等。
2-智能纤维的分类2-1 按响应类型分类2-1-1 温度响应型智能纤维2-1-2 光响应型智能纤维2-1-3 湿度响应型智能纤维2-1-4 电磁响应型智能纤维2-2 按功能分类2-2-1 形状记忆型智能纤维2-2-2 传感型智能纤维2-2-3 发光型智能纤维2-2-4 能量转换型智能纤维3-智能纤维的制备方法3-1 化学方法3-1-1 共聚合法制备智能纤维3-1-2 化学修饰法制备智能纤维3-2 物理方法3-2-1 纺丝法制备智能纤维3-2-2 真空蒸发法制备智能纤维4-智能纤维在各个领域中的应用4-1 纺织领域4-1-1 智能纺织品的舒适性改进4-1-2 智能纺织品的保健功能4-1-3 智能纺织品的环境监测功能4-2 医疗领域4-2-1 智能纤维在外科手术中的应用4-2-2 智能纤维在医疗监测中的应用4-2-3 智能纤维在康复治疗中的应用4-3 电子领域4-3-1 智能纤维在电子器件中的应用4-3-2 智能纤维在智能家居中的应用4-3-3 智能纤维在柔性显示中的应用4-4 能源领域4-4-1 智能纤维在电池中的应用4-4-2 智能纤维在太阳能电池中的应用4-4-3 智能纤维在能量收集中的应用5-法律名词及注释5-1 知识产权:指在法律范围内保护个人或组织的创造性劳动成果的权利。
5-2 专利权:是指法律赋予发明创造者的一种专有权,授权其为发明或实用新型的专利所享有。
5-3 商标:用以区别商品或服务来源的标志,以图形或文字形式呈现。
6-附件本文档涉及的附件请参见附件部分。
智能纤维模块
智能纤维模块智能纤维模块是指一种集成了传感器、处理器和通信功能的纤维材料。
它可以通过采集周围环境的数据并将其传输到其他设备,从而实现智能化控制和交互。
智能纤维模块在智能家居、智能健康、智能运动等领域都有着广泛的应用。
智能纤维模块的原理是将传感器、处理器和通信芯片等元器件集成到一根纤维中,形成一个完整的硬件模块。
这个模块可以通过外部电源或者自身能量收集来供电,以实现长期的工作。
在纤维中集成了传感器,可以实现温度、压力、湿度、光照等多种信息的采集,并通过处理器进行数据处理和分析。
最终,智能纤维模块可以通过通信芯片将采集到的数据传输到其他设备中,比如智能手机、电脑等。
智能纤维模块在智能家居领域的应用非常广泛。
通过将智能纤维模块嵌入到家居纺织品中,比如窗帘、床单、地毯等,可以实现对家居环境的智能监控和控制。
例如,可以通过智能纤维模块采集到房间的温度、湿度、光照等信息,并根据这些信息自动调节空调、加湿器、灯光等设备的工作状态,从而实现智能化的家居环境。
智能纤维模块还可以应用于智能健康领域。
通过将智能纤维模块嵌入到衣物、鞋子等物品中,可以实现对身体各种指标的监测和分析。
例如,智能纤维模块可以采集到身体的体温、心率、呼吸等信息,并根据这些信息进行健康分析和提醒。
智能纤维模块还可以与医疗设备配合使用,实现对患者的远程监控和治疗。
智能纤维模块在运动领域也有着广泛的应用。
通过将智能纤维模块嵌入到运动装备中,比如鞋子、手环等,可以实现对运动数据的采集和分析。
例如,智能纤维模块可以采集到运动者的步数、距离、速度等信息,并根据这些信息进行健康分析和运动规划。
智能纤维模块作为一种新兴的智能硬件,具有着广泛的应用前景。
随着技术的不断进步和成本的不断降低,相信智能纤维模块将会越来越普及,并给我们的生活带来更多的便利和智能化体验。
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例2:美国Georgia理工学院将塑料光纤传感器植入衬衣来 探测心率的变化,并设想根据光纤断裂后光传输信号 的变化来判断战场上士兵的受伤部位和受伤程度。
例3:加拿大Tactex Controls公司将 光纤传感器的网络植入泡沫, 发光二极管发出的光线在通过 光纤时,会由于光纤的弯曲而 改变方向或反射。探测多根光 纤中光线传输情况的变化,可 以监测织物所受压力的情况。 精确设计光纤排布,可以获 得很高的探测灵敏性,可用于 乐器和游戏机键盘。
使用具有变色性能的染料或涂料赋予纤维
光致变色性和热致变色性,是常用的后加工
方法。
例1:用二苯基硫代咔唑衍生物和钯等二价或三价金属化 合物对纤维进行染色,得到的纤维受光照射时能从
灰色变为青色。
例2:齐齐哈尔大学等用具有光致变色性的染料对聚酯和 聚丙烯腈纤维进行染色,制得了光致变色纤维 。
三、几类主要的智能纤维
纤维与变色染料相结合,可以最终实现服装颜色的自 动变化。
(2)共混
将光致变色体分散于纺丝熔体或溶液进行纺丝; 或将光致变色体通过界面缩聚封入微胶囊中,再与纺 丝熔体或溶液混合后进行纺丝。
例1:日本Kanebo公司将吸收350 nm-400 nm波长紫外线后由 无色变为浅蓝色或深蓝色的螺吡喃类光敏物质包敷在 微胶囊中,用于印花工艺制成光敏变色织物。 例2:东华大学用淡黄绿色的1,3,3-三甲基螺[吲哚啉2,3’-(3H)萘并(2,1-b)(1,4)亚嗪]为光敏剂,与聚丙烯切片共混后制成 切片,再经240℃熔融纺丝制成含有1%-2% 光敏剂的聚 丙烯纤维 。该纤维经紫外线照射后能够迅速由无色变为 蓝色,光照停止,又迅速恢复无色,并且具有良好的耐 皂洗性能和一定的光照耐久性。
光敏纤维、温敏纤维、pH值响应性凝 胶纤维、导电纤维、形状记忆纤维、蓄 热调温纤维、智能抗菌纤维等。
(一)光敏纤维
光敏纤维:指在光的作用下,某些性能(颜色、 导电性能等)发生可逆变化的纤维。 主要有光敏变色纤维和光导纤维两种。 1. 光敏变色纤维 光敏变色纤维: 指在太阳光和紫外光等的照射下 颜色会发生可逆变化的纤维。
例3:沈新元等以自制的 超高分子量聚丙烯腈为原 料,通过凝胶纺丝制得了 多孔中空氧化纤维,然后 通过皂化制备了多孔中空 凝胶纤维。
7. 后处理 用本身就具有智能化功能的物质对现有的 纤维进行后处理,也可以赋予其智能化功能。
例1: 形状记忆真丝的制造:将真丝浸渍在水解蛋白质溶液 中,然后将其去水干燥、卷曲、再在水中浸渍、最后 在高压且潮湿的环境中进行热定型。 例2:日本小松精练公司利用聚酯等合成纤维,镀上具有调 节温度功能的特殊蛋白微粒子(10nm)超薄膜,制成了蓄 热调温纤维Ai-Techno。 例3: 美国Milliken研究公司发明了聚吡咯涂纤维技术,通 过气相沉积或溶液聚合的方法,将导电的聚吡咯涂层 在纤维的表面,制成了作织物传感器的导电纤维 。
黄色 绿色 图1 光敏物质变色原理
光敏变色纤维的制备方法:
(1) 染色
使用具有变色性能的染料参与纤维的染色;
例:美国Clemson大学和Georgia理工学院近年来正在探索
在光纤中掺人变色染料或改变光纤的表面涂层材料, 使纤维的颜色能够实现自动控制 ,其中噻吩衍生物聚
合受到格外重视。美国军方研究人员认为,采用光导
长的聚酰胺长丝。该染色纤维含有15mg/g的偶
氮染料,当暴露在氙灯下时,其长度缩短了
0.33cm。它能在分子水平将光能直接转化为机
械性能。 例2: 日本帝人公司用粒径5微米的热致变色显色 剂粉体加入聚酰胺熔体,制成了热致变色纤维。 该纤维在20℃显浅兰色,在35 ℃不显色。
5. 复合纺丝与杂化 复合纺丝是将两种聚合物流体分别经各自 的流道,在喷丝孔入口处混合后一并挤出。由 于液流很快固化,所以不会混合,形成界面清 晰的复合纤维。
1899年Marckwald发现某些固体和液体化合物有光敏性能
最早光敏纤维的例子:越战期间,美国氰胺公司开发的 可以改变颜色的作战服。
光敏变色纤维通过在纤维中引入光敏变色体而制得。 光敏变色体:在光作用下可逆发生颜色变化的化合物。 光致变色往往与分子结构的变化联系在一起,如互 变异构、顺反异构、开环闭环反应。 例:含偶氮苯结构的聚合物受光激发后发生顺反异构化, 吸光后反式偶氮苯变为顺式,最大吸收波长从350nm蓝移 到310nm,顺式结构不稳定,在黑暗环境会恢复到稳定的反 式结构,恢复原来的颜色。
制备智能纤维主要方法
例3:聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPA)在水溶液中的最低临
界溶解温度(LCST)约为33℃,这种聚合物在LCST以下膨 胀,在LCST以上收缩 。将NIPA接枝于壳聚糖纤维上,
在不同温度下退火处理 10h, 制得兼聚生物活 性和热敏性的纤维。
通过加入第三单体并改 变其含量和链长等,可 以制得LCST不同的热 敏纤维。
6.
高分子化学反应
通过分子设计,对现有的天然纤维、人造纤 维或合成纤维进行高分子化学反应,赋予其智 能化功能。
例1:Katchalsky等用盐溶液(例如LiBr、KSCN或尿素)处理 羊毛纤维、胶原纤维使其交联结晶。处理后的羊毛纤 维在LiBr的丙酮/水溶液中急剧收缩。
例2:Umemoto等将PAAm纤维进行环化处理,去除未环化 的部分及未参加反应的物质,干燥后得到PAAm凝胶纤维。 该纤维在水中伸长,在丙酮中收缩。
智能纤维
一、概述
智能的概念:
狭义的智能是指高等动物的思维活动和思 维能力;广义的智能则是指一切生物体皆具备 的对外界刺激的反应能力。
蜥蜴皮肤的颜色随周 围环境改变
变色龙
含羞草的叶子受到触 碰而闭合
1989年,高木俊宜将信息科学融于材料物性和功
能,首先提出智能材料(Intelligent Materials) 概念。
通过分子设计的方法合成智能化的成纤聚合
物,直接纺制智能纤维。
例:采用界面缩聚的方法,将含金属钛(或锆)的有机金 属化合物与对苯二甲酸进行共缩聚,制得分子量为的 104-106 的聚合物,然后溶于适当的溶剂中,可以纺制 热致变色纤维。该纤维在常温下呈黄色,加热后随温 度变化呈不同颜色,可做测温仪表用的热敏元件 。
光 导 纤 维
玻璃光纤:石英、蓝宝石
塑料光纤
长且容量大可 用作公共通信
光传导损失较大,但具有柔软可随 意截取的特性,已被实际应用。
例1:美国Drexel大学的研究人员将光纤传感器镶嵌在降落 伞中,即时探测降落伞的动态应力变化情况。 将用聚乙炔和聚苯胺等为包敷层的光纤传感器镶嵌到织 物中,利用聚苯胺吸收酸性或碱性物质后光谱吸收性能的 变化来实现物质探测,希望用于战时的化学或生物物质的 探测 。
例2: Sun等以NaOH溶液为凝固浴,采用湿法、干湿法纺丝 技术制备了CS-PEG凝胶纤维,通过在凝固浴中加入交 联剂环氧氯丙烷和戊二醛形成交联网络。该凝胶纤维 在直流电场作用下具有电场响应性,同时具有典型的 环境溶液pH响应性。
例3: 顾利霞等采用氧化还原体系引发剂,在PVA水溶液中
原位聚合AA单体,采用硫酸铵等凝固剂纺制了 PVA/PAA纤维。然后,采用热处理方法使PAA发生脱水 酸酐化及PVA与PAA之间发生酯化反应,形成大分子之 间的交联,制备了热诱导凝胶纤维。
2. 光导纤维
光导纤维:简称光纤,是一种把光能闭合在纤维 中而产生导光作用的光学复合材料,具有感知 和单向传输功能。
自1970年美国研制成功石英玻璃光导纤维以来,在 高速公路、大桥、堤坝、建筑物等混凝土结构材料和 飞机机翼方面的应用获得广泛的关注。 光导纤维最著名的应用是作光纤传感器。它可以探 测应变、温度、位移、物质化学浓度、加速度、压强、 电流、磁场以及其他的一些信号,是迄今为止发展最 为成熟的纤维传感器 。
例1:将热致变色或光致变色显色剂通过界面缩聚包含于 微胶囊中,然后与低熔点聚合物(例如聚乙烯)混合作 为芯部,高熔点成纤高聚物(例如聚酰胺、聚酯等)作 为鞘部。
普通纺
皮芯复合纺
杂化的基本思想是将原子、分子基团在纳 米数量级上进行复合。
例2:热反应纤维 —— 一种对温度反应特别敏感的调温 型防寒材料 将纳米粉体加入常规纤维,由于纳米粉体的微粒效 应,制得的杂化纤维可通过光束控制而在不同温度下 进行“逆向补充能量平衡”:在高温环境下,纳米粉 体控制和削弱原子和分子的运动,使织物更加紧密而 产生对热量的屏蔽作用;而在低温情况下,纳米粉体 同样可以控制原子和分子的运动造成屏蔽,防止外界 低温对人体皮肤的伤害。
3. 交联 交联反应主要由官能度大于2的单体的聚合过 程发生。也可引发大分子链产生可反应自由基 和官能团,从而使大分子间形成新的化学键。
例1:日本工业科技机构工程实验室将高浓度(10% -15%)的 聚乙烯醇(PVA)溶液与分子量为170000的聚丙烯酸酯类 树脂混合,在-25~-45℃ 冷冻,然后融化,重复10至20 次,直至PVA交联,成为橡胶状固体。他们将这种固 体加工成直径为1.8mm的纤维,这种纤维能根据溶液pH 值的变化而迅速膨胀和收缩。
2. 接枝共聚
将具有特殊效应或功能的基团接枝到纤维中 聚合物的侧链上或聚合物的一端或两端上。
例1: Karlsson等采用臭氧活化纤维素,接枝丙烯酸单体制 备了pH响应水凝胶纤维。
例2:Vigo等以锰盐等复合引发剂,将分子量为1000-4000 的PEG直接接枝于棉花、麻等的纤维素分子链上,制 得了湿致形状记忆纤维。这些纤维湿态时会收缩,收 缩率可达35%,干态时恢复到原始尺寸。
(二) 温敏纤维
纤维的某些性能承受温度改变而发生可逆变 化的纤维称为温敏纤维。
主要分为热致变色纤维和温敏凝胶纤维
1.热致变色纤维
热致变色纤维的颜色能随着温度的改变而发生可 逆的变化。通过在纤维中引入热致变色物质而制得。 热致变色物质:液晶类和分子重排类。两种类型的染 料都被包覆在微胶囊中,然后粘着在织物上。 当温度改变时,染料分子结构的重排----螺内酯