Зима приближается. Нужно больше одежды? Нет, просто возьми все виды продуктов нагрева графена в PMA Group, такие как Нагревательная талия из графена и Жилет с обогревом из графена. Почему мы выбираем? Давайте прочитаем статью из Nature PortfolioT Герметизирующие свойства многослойного тканевого нагревательного элемента на основе текстиля с графеном / полимером и арамидной тканью.

В этом исследовании изучались теплоизоляционные свойства на основе испытания на электрическое нагревание многослойных тканевых нагревательных элементов на основе графена, чтобы подтвердить возможность применения тканевых нагревательных элементов для защитной одежды. Четыре слоя были спроектированы как слои внешнего, наполнителя, электронагревающего текстиля и подкладки. Для наружных тканей использовались арамидные ткани двух различных плотностей (LD_ARW и HD_ARW), трикотаж из арамида (AR_KT) и нетканые материалы (AR_NW). Изготовленный электронагревательный текстиль (GR) с покрытием из графена / полимера имеет температуру поверхности около 85 ° C, ток 0,12 A и мощность 3 Вт при приложении 30 В. В составе 4-слойного материала температура поверхности LD_ARW и HD_ARW, используемых в качестве внешней для образца, указана ниже 50 ° C из-за их превосходных свойств термостойкости; тогда как при использовании AR_KT и AR_NW температура была около 50 Это связано с тем, что их тонкие волокна образуют высокую пористость, способную задерживать воздух. В результате теплоизоляционных свойств разница температур каждого слоя была порядка ΔT (GR-N3) <ΔT (GR-Lining) <ΔT (GR-Outer). В частности, когда AR_NW использовалось в качестве внешней ткани, ΔT (GR-Outer) уменьшалась примерно на 10 ° C по сравнению с таковой для другой внешней ткани. Под воздействием относительной влажности при сухой 25% и комфортной 55% разность температур уменьшилась ниже 55%; таким образом, теплоизоляционные свойства были улучшены в условиях комфортной влажности. Таким образом, наилучшие теплоизоляционные характеристики были продемонстрированы, когда AR_NW использовался в качестве наружного материала при относительной влажности менее 55%, и ожидается, что его применение расширится на тканевый нагревательный элемент для защитной одежды.

Холодная среда приводит к снижению температуры тела, а продолжительное воздействие вызывает заболевание, связанное с простудой, которое приводит к онемению, обморожениям, переохлаждению и, в конечном итоге, к смерти. Для поддержания и защиты температуры тела человека, подвергающегося воздействию холода, одежда играет роль пассивного изоляционного слоя и используется для защиты человеческого тела от сильного холода. В целом одежда имеет отличную теплоизоляцию от неподвижного слоя воздуха, который образуется между слоями ткани. В частности, для зимней одежды теплоизоляционные свойства играют решающую роль в поддержании тепла человеком. Таким образом, зимняя одежда состоит из трех или более слоев многослойной структуры с различными функциями для обеспечения теплового комфорта в зимних внешних климатических условиях: (1) внешний слой: защита от внешней среды, (2) средний теплоизоляционный слой: термический -изолирующий нетканый материал или другой теплоизоляционный материал, который защищает человеческое тело от чрезмерных потерь тепла, (3) внутренний слой-подкладка: слой, ближайший к человеческому телу, который обменивается влагой и воздухом между человеческим телом и окружающей средой. Пассивные и активные методы используются для уменьшения потерь тепла через одежду. Пассивным методом повышения теплоизоляции является увеличение воздушных слоев одежды с помощью пухового наполнителя или многослойной одежды. Кроме того, при конфигурации многослойной одежды количество воздуха изменяется в зависимости от типа ткани, структуры, толщины, плотности, веса и пористости каждого слоя, что влияет на теплоизоляционные свойства. В частности, в холодной защитной одежде на зиму очень важную роль играет средний слой, основная функция которого - защита человеческого тела от переохлаждения. В качестве среднего теплоизоляционного слоя многослойной одежды используются различные виды текстильных материалов. Активный метод может быть определен путем подачи дополнительного тепла с использованием нагревательных тканей или устройств, таких как инфракрасные, солнечные, химически нагреваемые ткани, текстильные материалы с фазовым переходом или электрические нагревательные устройства.

Электронагревательный текстиль - один из активных методов повышения теплоизоляции одежды для защиты от холода. Он в основном изготавливается из токопроводящих материалов, таких как медь, серебро или углеродно-наноматериалы, на пряжи или необработанных тканях. Как правило, одежда с электрообогревом в основном используется из материалов из меди и нержавеющей стали. Эти материалы электрически стабильны, так как электрическое сопротивление не изменяется во время растяжения, но они легко ломаются из-за хрупких свойств. Соответственно, для получения поддающейся растяжению металлической проволоки, электронагревательные текстильные изделия изготавливают путем изгибания намотанного типа или нанесения наночастиц на пряжу. В случае изготовления намотанного типа с металлической проволокой существует недостаток, заключающийся в том, что чрезмерное тепло генерируется в изгибаемой части и может вызвать повреждение, а в случае металлических наночастиц, которые образуют проводящую сетку, исключаются, тем самым ухудшая характеристики. В последнее время системы нагрева текстиля путем покрытия проводящими чернилами или пастами, такими как материалы на основе углеродных наночастиц, имеют огромное преимущество из-за их способности изгибаться и изгибаться и, следовательно, могут обеспечивать эффекты нагрева для нестандартных геометрических форм, таких как трубчатые и сферические структуры. Кроме того, поскольку возможно массовое производство, они могут применяться в различных областях. В последнее время электронагревательный текстиль применяется для обогрева одежды, уличных одеял и спальных мешков, и постоянно проводятся исследования характеристик электрического обогрева, теплоизоляционных свойств и пригодности для носки. Люди сообщили об оценке эффектов протоколов нагрева с использованием нагретой графеном одежды в холодной среде. Графеновый утеплитель располагался в кармане в верхней части спины или на груди нижнего белья. Сообщалось, что графеновый нагреватель при нагревании верхней части спины может повышать температуру и поддерживать температуру тела лучше, чем нагревание грудной клетки. Другой разработал умный спальный мешок с электрическим обогревом, чтобы улучшить тепловой комфорт ног пользователя в холодной окружающей среде. Умный спальный мешок был предназначен для поддержания стопы человека в термонейтральном диапазоне (25,0 – 34,0) Умный спальный мешок с электрическим обогревом состоял из нейлоновой оболочки, нейлоновой подкладки, наполненной полиэфирным волокном и гибкой грелки из углеродного полимера. Наконец, он был разработан, чтобы обеспечить владельцам комфортный 8-часовой сон в холодной окружающей среде. Остальные оценили тепловые характеристики коммерческих жилетов с подогревом трех типов. Тепловизионные изображения и температура между телом и жилетами исследовались с помощью ИК-камеры. Результаты оценки тепловых характеристик трех типов коммерческих нагревательных жилетов, различающихся типом материала и нагревательным элементом, составляющим нагревательную одежду, были следующими. Пленочный нагревательный элемент показал лучшую производительность при работе сам по себе. С другой стороны, результаты испытаний на ношение человеческого тела в холодной окружающей среде показали, что тепловой защитный эффект коммерческого нагревательного жилета с наполнителем и нагревательным элементом нетканого типа, нанесенным на жилет, был лучшим. Сообщается, что для создания превосходной нагревательной одежды необходимо учитывать как тепловую эффективность нагревательного элемента, так и теплоизоляционные свойства самого нагревательного элемента.

Таким образом, в данном исследовании, чтобы применить электрический нагревательный текстиль с подковообразным рисунком, покрытый графеном / полимером, изготовленный в предыдущем исследовании, в качестве защитной одежды, был разработан многослойный тканевый нагревательный элемент на основе графена на основе ткани на основе арамида. После этого была проанализирована температура поверхности каждого слоя и характеристики теплоизоляции внутри слоя спроектированных образцов на основе испытания на электрическое нагревание при относительной влажности 55%, что является условиями комфортной влажности. Кроме того, с учетом условий окружающей среды, используемых в экстремальных условиях зимой, характеристики теплоизоляции на основе испытания на электрическое нагревание также были измерены в сухих условиях с относительной влажностью 25%. Конкретные цели заключались в следующем. Во-первых, многослойный тканевый нагревательный элемент на основе графена должен был состоять из четырех слоев. В каждом слое использовались следующие ткани: (1) Наружная ткань: два типа водонепроницаемых тканей и два типа арамидных тканых материалов, арамидное трикотажное полотно и арамидное нетканое полотно. (2) Наполнитель: неопреновый текстиль, электронагревательный текстиль с подковообразным рисунком, покрытый графеном / полимером (ниже GR). (3) Подкладка: водостойкая матовая ПЭТ-ткань. После этого каждый образец состоял из 2-х, 3-х и 4-х слойного текстиля на основе GR как 1-слойный; а затем изменение температуры и разность каждого слоя исследовали с помощью испытания на электрическое нагревание. Наконец, чтобы исследовать теплоизоляционные свойства от воздействия относительной влажности, были исследованы четыре типа многослойных тканевых нагревательных элементов на основе графена с внешней тканью на основе арамида на основе испытания на электрическое нагревание в условиях (25 и 55). % Относительной влажности.