資源描述：
《劉善煒特種服裝材料》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、特種服裝材料之相變材料姓名：劉善煒學(xué)號：100118058班級：10材料特種服裝材料——相變材料[摘要]從相變材料的概念、調(diào)溫機(jī)理、對人體的作用、當(dāng)溫度轉(zhuǎn)變時的熱轉(zhuǎn)移效果幾方面綜述了相變材料的特性,并探討了相變材料在紡織服裝上,期望相轉(zhuǎn)變材料在紡織服裝上開發(fā)成功 [關(guān)鍵詞]相變材料前景 1相變材料 相變材料PCMs(PhaseChangeMaterials)是指在一定狹窄明確的溫度范圍,即通常所說的相變范圍內(nèi)可以改變物理狀態(tài),如從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)或從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)的材料。在相變過程中,體積變化很小,熱焓高,因此以潛熱形式從周圍環(huán)境吸收或釋放大量熱量,熱的吸收量或釋放量
2、比一般加熱和冷卻過程要大得多,而此時PCMs的溫度保持不變或恒定。在服裝上應(yīng)用時,相轉(zhuǎn)變溫度范圍應(yīng)和人體溫度變化范圍相似,以利于保持恒定的皮膚溫度。我們最常見的相變材料就是水:當(dāng)溫度低至0℃時,水由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài),當(dāng)溫度高于0℃時,水由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)。在結(jié)冰過程中吸入并儲存了大量的冷能量,而在溶解過程中會吸收大量的熱能量。冰的數(shù)量(體積)越大,溶解過程需要的時間越長。這是相變材料的一個最典型示例。從水的例子中可以看出,相變材料的這種特性在節(jié)能,溫度控制等領(lǐng)域有著極大的實踐意義,實際上可作為能量存儲器來使用。因此,相變材料及其應(yīng)用已成為廣泛的研究課題。對紡織領(lǐng)域來講,相變材料
3、尚屬新型材料,其在紡織服裝領(lǐng)域內(nèi)大有用武之地。該材料可廣泛應(yīng)用于制冷業(yè)、長期室外作業(yè)人員,以及特種行業(yè),如坦克兵、航天員的服裝使用材料。相變材料主要分為三種,由于相變材料在液態(tài)時易于流動散失,在服裝上使用必須采用微膠囊相變材料。 2相變材料的分類 相變材料在自然界中存在的形式各種各樣,迄今為止,已有超過500種的天然和合成相變材料被人們掌握和了解[。人們按相變溫度的范圍,將相變材料分為三類:高溫、中溫和低溫相變材料。按相變材料的組成成份將相變材料分為兩類:有機(jī)類和無機(jī)類。按相變的方式,將相變材料分為四類:固——固相變,固——液相變,固——?氣相變,及液——氣相變材料。
4、由于后兩種相變方式在相變過程中,伴隨有大量氣體的存在,使材料體積變化較大。因此,盡管它們相變焓較大,但在實際中很少應(yīng)用。常用的就是固——固相變和固——?液相變材料。2.1無機(jī)類無機(jī)類相變材料主要有結(jié)晶水合鹽類、熔融鹽類等。其中最典型的是結(jié)晶水合鹽類,它們有較大的熔解熱和固定的熔點(實際上是脫出結(jié)晶水的溫度變化:脫出的結(jié)晶水使鹽溶解而吸熱,降溫是其發(fā)生逆過程,吸收結(jié)晶水而放熱)。具有代表性的有:Na2SO4?10H2O,MgCl26H2O等水合鹽類。結(jié)晶水合鹽類通常是中、低溫相變儲能材料中的重要一類,優(yōu)點是:使用范圍廣、導(dǎo)熱系數(shù)大(與有機(jī)類相變材料相比)、溶解熱較大、
5、密度大(單位體積的儲熱密度大)、一般成中性、價格較便宜。但是,這類材料通常存在兩個問題:一是過冷現(xiàn)象,另一個問題是出現(xiàn)相分離。2.2?有機(jī)類這類相變材料常用的有;高級脂肪烴類、醇類、高級烷烴類。其中典型的有CnH2n+2、CnH2nO2等。有機(jī)類相變材料具有的優(yōu)點有:在固體狀態(tài)時成型性較好,一般不容易出現(xiàn)過冷現(xiàn)象和相分離。而缺點是:導(dǎo)熱系數(shù)小,單位體積的儲能能力較小,熔點較低,不適于高溫場合中應(yīng)用。 3相變材料的作用機(jī)理 當(dāng)環(huán)境溫度或人體皮膚溫度達(dá)到服裝內(nèi)MPCMs溶點,其吸熱從固態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)。在服裝層內(nèi)產(chǎn)生短暫的致冷效果(見圖1)。熱能可能來自人體也可能來自外界溫
6、暖環(huán)境。一旦PCMs完全溶解,儲能結(jié)束。如果PCMs服裝在低于PCMs冰點溫度的寒冷環(huán)境中使用,服裝溫度低于轉(zhuǎn)換溫度,液態(tài)MPCMs將變回固態(tài),釋放出能量提供短暫的加熱效果(見圖2)。這種熱轉(zhuǎn)換在服裝內(nèi)起緩沖作用,減小皮膚溫度的變化,延長穿著者的熱舒適感?！ ∪绻诜b上使用,希望其相變溫度在33℃。但是所使用的MPCMs相變溫度不一定就是33℃,而是比這一溫度高幾度和低幾度的MPCMs混合后應(yīng)用于服裝。只有這個溫度下,一半的固態(tài)相變材料吸熱溶解成液態(tài),不至使皮膚溫度過高,而另一半的液態(tài)放熱凝固成固態(tài),釋放熱量,不至使皮膚溫度下降過低?！ ?微膠囊相變材料服裝 由于相
7、轉(zhuǎn)變過程比較短暫,在恒溫環(huán)境中PCMs沒有任何作用。因此,穿著者必須活動以引起PCMs面料的溫度變化或者經(jīng)常在有溫差的兩個環(huán)境中工作,以保證PCMs發(fā)生相變吸熱或放熱。此外,含PCMs的服裝層必須具有熱量傳導(dǎo)作用,能讓PCMs感受到溫度的變化。 4.1改變環(huán)境溫度 有些人需要不停地從冷庫或運(yùn)輸車到室內(nèi)或外界溫暖環(huán)境工作。PCMs防護(hù)服可以為這些在溫度變化環(huán)境中工作的人提供舒適。在這些使用場合中,PCMs的相變溫度應(yīng)該設(shè)定為溫暖環(huán)境時液態(tài),寒冷環(huán)境時固態(tài)?！ CMs面料的研發(fā)與生產(chǎn)人員聲稱該面料具有動態(tài)保曖性,在寒冷環(huán)境中比常規(guī)保曖材
