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服装(或织物)的热湿舒适性能研究有几十年的历史,在这几十年中,国内外许多专家学者就服装(或织物)热湿舒适性的内在机理的探讨、测试仪器的研制、实验方法等方面都做了大量深入而细微的工作。其中,织物内部液态水传递性是舒适性研究的一个重要方面。关于这方面的理论研究,仍然是基于流体力学的毛细芯吸理论,说明了毛细管内部液态水的运动的最终高度与时间的关系,但并没有说明在液态水具体运动过程中的动力学特性和传递机制;关于液态水传递性能的测试和评价主要还是芯吸法,不能说明液态水运动过程的速度和运动机理,这些都已不能满足当前夏季服装导湿快干织物研发和测定的实际需要。
本课题根据织物含水量与电压的相关关系原理,织物润湿后,电阻大幅下降,在织物上按一定规律布置一些金属探针,测定各探针之间的电阻值的变化,以得到液态水在织物上的传递规律。测试仪器将织物电阻值参量转换成电压信号输出,并将模拟电压信号转换成数字信号直接输入计算机,利用计算机强大的数据采集和处理功能,实现快速测量织物液态水传递性能的实验系统。
以流体力学理论、毛细管芯吸理论和经典力学理论这三大理论作为基础,讨论了纱线内部毛细芯吸高度与时间的关系;作为织物整体,分析织物中液态水的传递规律,讨论了织物截面填充系数、织物厚度、液体情况等对织物内部液态水的传递的影响。作为多孔介质的织物,在小空间短时范围液态水的传递具有冲击效应,分析了液态水在织物中传递的机理,推导了织物中液态水传递非Fick效应的方程,分析织物本身及外界条件对非Fick效应的影响。
结合纤维品种和截面形态、纱线捻度、织物密度及外加液体浓度、织物放置方式等各种因素的影响,测量了织物中液态水的实际传递情况,研究它们与织物中液态水传递的关系。对实验结果进行分析和处理,得出不同于经典湿传递规律:在快速小范围内,织物中液态水的传递规律规律表现出了非Fick现象,表现为液态水在织物空间点上的浓度有一个突然的升高,随着水的传递的向较大空间范围扩展,又表现了典型的Fick传递规律,传播速度逐渐变小。同时,通过对比试验研究,认为芯吸过程可以分为两个阶段,第一个阶段为高速芯吸阶段,这段时间内织物芯吸速度较快,第二个阶段为芯吸趋于平衡的阶段,这一阶段内芯吸速率减慢,芯吸高度逐渐趋于稳定。