基于氣凝膠的高性能熱防護紡織新材料的研究

熱防護服是保護消防員的重要裝備,其性能直接關系到消防員的生命、安全和健康。據統計59%的消防員死亡是由于心臟病及熱應激所致。這表明傳統熱防護服存在很大弊端,主要是增加了熱應激現象的發生,且過于厚重也顯著降低了服裝的舒適性能。SiO2氣凝膠由于其納米三維網絡結構,具有很好的隔熱性能。因此,本課題采用SiO2氣凝膠、相變材料與紡織材料結合,開發出兼具功能性和舒適性的新型輕薄高性能隔熱薄膜,將其與傳統熱防護面料結合,形成新型熱防護面料系統。利用改進的熱防護性能測試儀(Thermal Protective Performance Tester,TPP),采用傳統 TPP/RPP(Radiation Protective Performance)法和最小暴露時間(Minimum Exposure Time,MET)法,分別對低、中、高三種強度下的新型熱防護面料系統的熱防護及熱蓄積性能進行較為系統地研究和評價。采用錐形量熱儀,探究了不同熱防護系統的熱降解性能。此外,探討了新型熱防護面料在水分存在(蒸汽及液態水)及其分布不同時對織物系統的熱濕傳遞及防護性能的影響。采用了數值模擬方法,理論分析了新型隔熱薄膜對熱防護性能的影響;揭示了多層織物系統熱傳遞過程的溫度場、熱流密度的分布及變化規律,特別是微膠囊相變材料與氣凝膠的協同效應對薄膜及多層織物系統的溫度場、熱流密度分布的影響,預測了試驗參數等因素對熱防護性能的影響。