[发明专利]柔性材料压缩动态热传递特性测量设备及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料特性测量技术领域，更具体地说，涉及一种柔性材料压缩动态热传递特性测量设备及方法。

背景技术

纺织材料的热湿传递及力学特性是决定人体着装的舒适性的主要因素，随着技术的进步大量新型功能材料的问世以及人们对生活要求的提高，特别是对着装舒适性要求的提高，越来越需要对材料在不同变形情况下的热传递特性进行测量。

著名科学家Kawabata早在1998年指出在纤维学、纺织力学和客观测试技术的基础上，实现对服装面料质量和性能的优化设计是21世纪的努力方向。一批新型织物在具有较好的柔软度、悬垂性和优美的光泽的同时还具有某种特殊类型的手感(如桃皮绒、仿真丝感觉)等。桃皮绒，抓绒类织物，通常与皮肤接触时表现出温暖的一面；而真丝与仿真丝织物除了光滑的感觉外还通常伴随着凉爽的感觉。所以，这一些新型面料的出现都带来了一个物理现象就是当材料与皮肤接触时，其有特殊的热传递特性。

众所周知，普通物理学就揭示静止的空气是一种很好的保温材料。材料，特别是应用在纺织服装领域的材料其保暖特性与织物中所含的静止空气层有着密切的关系。有研究指出羽绒服坐在雪地上，受压部分的保暖特性会下降至原先的1/6.如果被浸湿后其保暖特性只有原先的1/20。因此研究材料在受压条件下的保温特性对功能服装的设计，特别是在极端条件下人类的生存条件有着现实的意义。例如最基本的物理参数是材料厚度，标准厚度都是在某一个给定压强下的材料厚度。这一个参数在产品设计，特别是冬季防寒服设计中广泛应用。因此如上所述这些传统的方法并不能很好地满足在实际应用过程中出现的种种要求。

现有的有关材料机械特性的测量方法已有很多报告，主要使用KES或FAST等织物风格测试仪对其进行织物风格力学性能测试，及测量织物厚度、克重、厚度与克重比值和经纬密度等结构参数进行分析。同时，很多研究也提出了不少新的方法对材料的力学特性进行测量以改进KES或FAST的不足。例如中国实用新型专利,ZL00217564.9,报道了一种纱线弯曲性能测量装置，ZL92220556.6，报道了组合式多束生丝强伸力机电脑测试仪。ZL200410066649介绍了一种用于纺织材料的拉伸、压缩、顶破和刺割的组合测量方法及装置。

中国纺织行业标准FZ/T010546就织物的风格提出了一系列的测量方法，涉及到织物的压缩，弯曲，表面摩擦力等多项机械力学特性的测量。

在材料热传递特性测量方面更是已经存在不少的标准，例如：

●GB/T 11048-2008《纺织品生理舒适性稳态条件下热阻和湿阻的测定》

●ASTM D 1518-85(Reapproved2003)纺织材料的热传导的标准试验方法

●JIS L 1096-1999一般织物试验方法（附解说部分）

●ISO 11092:1993纺织品生理效应稳态条件下耐热和耐水蒸汽性能的测量

对比传统的柔性材料热传递特性的测量方法，都是在一个给定的温差范围内通过对不同的与热传递相关的物理参数的测量（如，两表面的温度差，维持一定表面温度需要输入的功率，热流量等）来描述材料的热传递特性。通常的指标有热阻，热导率，保暖率等等。

但是现有的测量方法报道都是在恒定材料厚度下进行。缺少一种在材料厚度变化过程中进行材料热传递性能的测量同时也将材料的压缩机械特性一并描述出来的装置和方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种柔性材料压缩动态热传递特性测量设备及测量方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种柔性材料压缩动态热传递特性测量设备，包括用于安装各零部件的底盘和支架，所述支架装于所述底盘上，还包括水平安装的用于控制温度和测量热流量的上测试平台及位于所述上测试平台正下方用于放置试样的下测试平台、用于驱动所述上测试平台进行垂直运动的步进电机、安装于所述底盘上用于测量材料所承受压力的压缩测量模块、信号采集模块和用于数据分析、图形显示及指标计算的分析处理模块；所述上测试平台和步进电机安装于所述支架上，所述压缩测量模块位于所述下测试平台下方并支撑下测试平台，所述的信号采集模块的输入端分别接各传感器的输出端，所述信号采集模块输出端接所述分析处理模块输入端。