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足部作为肢体末端,血液循环能力较弱,在低温环境中温度下降较快,“寒从脚底来”,足部温度降低显著影响人们的热舒适感受。当人体自身体温调节以及消极阻热式服装保暖不足以维持人体局部以及整体的热平衡时,需利用积极产热式服装来帮助保暖。石墨烯材料作为一种新型碳族材料,其电热性能优良,基于石墨烯材料的电发热袜可通过将电能转化为热能,有效缓解人体足部冰凉问题。
首先,对穿戴型电发热产品及电发热袜进行了市场调研,通过淘宝、京东、阿里巴巴、亚马逊、ebay5大典型销售平台以及部分品牌官方网站,选取45款穿戴型电发热产品和26款电发热袜作为调研样本,从价格、材质以及发热机制等方面进行了产品分析。
其次,从市场调研的产品分析发现电发热袜的发热区域均在足面前部或足底前部,但在这两处升温加热是否最为有效却无从得知,也没有确定的衡量标准。因此先结合袜子的结构特征及足部测量中3个关键测量项目:跖围、跗围和兜围,将足部划分为5大区域,再采用主客观结合的方法对袜子不同发热区域对足部升温保暖的影响进行评价,主观评价采用七级标尺对舒适程度评分,客观评价即比较不同区域发热时足部温度变化情况。
再次,市场调研产品中主要的发热材料为碳纤维,但近年来兴起的石墨烯材料电热性能亦十分优异,因此利用红外热像仪对石墨烯材料的电热温升特性、热均匀性以及热稳定性进行了研究。主要包括石墨烯发热膜及石墨烯发热布,前者以涂层的形式呈现,后者以纬编针织布中的纱线形式呈现,改善了电发热袜的柔性。
最后,结合了袜子发热区域评价实验结果及袜子织造工艺确定了石墨烯电发热袜的发热区域。对电发热袜的尺寸、材料等进行了设计与选择,对调温电路进行了设计与铺设,完成了石墨烯电发热袜的试制,分别在20℃、5℃环境下测试了其升温效果,并让5位受试者在5℃的低温环境下实际穿着,对比通电穿着不同时长时的热舒适评价差异及足部温度变化情况,验证石墨烯电发热袜的实用性。
本课题对电发热袜的发热区域进行了划分和评价,对石墨烯材料的电热性能进行了研究与测试,最终实现了石墨烯在电发热袜上的应用,为石墨烯材料在电发热袜或者其他穿戴型电发热产品上的应用研究提供参考。
首先,对穿戴型电发热产品及电发热袜进行了市场调研,通过淘宝、京东、阿里巴巴、亚马逊、ebay5大典型销售平台以及部分品牌官方网站,选取45款穿戴型电发热产品和26款电发热袜作为调研样本,从价格、材质以及发热机制等方面进行了产品分析。
其次,从市场调研的产品分析发现电发热袜的发热区域均在足面前部或足底前部,但在这两处升温加热是否最为有效却无从得知,也没有确定的衡量标准。因此先结合袜子的结构特征及足部测量中3个关键测量项目:跖围、跗围和兜围,将足部划分为5大区域,再采用主客观结合的方法对袜子不同发热区域对足部升温保暖的影响进行评价,主观评价采用七级标尺对舒适程度评分,客观评价即比较不同区域发热时足部温度变化情况。
再次,市场调研产品中主要的发热材料为碳纤维,但近年来兴起的石墨烯材料电热性能亦十分优异,因此利用红外热像仪对石墨烯材料的电热温升特性、热均匀性以及热稳定性进行了研究。主要包括石墨烯发热膜及石墨烯发热布,前者以涂层的形式呈现,后者以纬编针织布中的纱线形式呈现,改善了电发热袜的柔性。
最后,结合了袜子发热区域评价实验结果及袜子织造工艺确定了石墨烯电发热袜的发热区域。对电发热袜的尺寸、材料等进行了设计与选择,对调温电路进行了设计与铺设,完成了石墨烯电发热袜的试制,分别在20℃、5℃环境下测试了其升温效果,并让5位受试者在5℃的低温环境下实际穿着,对比通电穿着不同时长时的热舒适评价差异及足部温度变化情况,验证石墨烯电发热袜的实用性。
本课题对电发热袜的发热区域进行了划分和评价,对石墨烯材料的电热性能进行了研究与测试,最终实现了石墨烯在电发热袜上的应用,为石墨烯材料在电发热袜或者其他穿戴型电发热产品上的应用研究提供参考。