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加热衣服是什么?有哪些不同的种类?

  • 来源:本站
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  • 作者:南耀小编
  • 发布日期:2021-06-15
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加热衣服是能够主动加热的服装,通过引入外加能源,将其转变为热能,达到辅助人体加热的目的。由于人体自身所产生的热量有限,当外界温度下降到一定程度后,仅依靠人体的肌肉、血管收缩来调节体温,是很难确保最初的人体热量平衡的,特别是在长时间既处于寒冷状态、又缺乏食物能量补充的情况下,就更是困难。因此,研制能够主动发热的加热服具有十分重要的意义。目前国内外所研究开发的加热服,可以按照热源种类归纳为五种,即电热服、太阳能热服、空调热服、化学能热服、相变材料热服


加热衣服封面.jpg


(一)电热服

电热服是利用电能驱动衣服内的电热元件工作的一类服装的总称,一般由电源、发热元件、自动控温装置、安全保护装置等构成,相互之间通过导向连接。电源一般采用12V以下人体安全直流电压;发热元件布置在前胸、前腹、后腰、后背、关节等人体热敏感部位;自动控温装置的作用,是根据人体温度变化来自动调控电热元件的开闭;保护装置的作用,则在于当电路发生故障时自动关闭电源,保护人体安全。目前市场上的电热服品牌有很多,如Gerbing、ELEHEAT、BMW等,产品有电热夹克、背心、裤子、鞋、袜、手套等,可以为士兵、工人、户外运动员等需求者提供帮助,确保在人体热舒适的状态下更好地工作或锻炼,避免冻伤事件的发生。另外,电热服在医疗领域也有许多用途,如为一些风湿、关节炎患者,以及血液循环不佳者提供热疗;电热服还可同其他技术(如通信、监测、保健、理疗等)相结合,由此延伸出来的服装品种,就被称为“多功能性智能服装”。


加热衣服1.jpg


(二)太阳能热服

太阳能热服是利用太阳能作为热源的一类加热服装。依据对太阳能的利用方式,主要分为两种:一种是使用太阳能电池的加热服,另一种是利用太阳光蓄热保温材料制成的加热服。2003年,加州大学伯克利分校的研究人员发明了可置于衣服上的柔性塑胶太阳能电池,为可携式及其它低耗电量的电子设备提供电力,但其能量转换效率较低,仅为1。7%左右,并未达到商业应用。太阳光蓄热保温材料,可以吸收太阳辐射的可见光与近红外线,反射人体热辐射,具有良好的保温功能。若将碳化锆系的化合物微粒与成纤高聚物共混纺制成纤维,一方面可以吸收太阳能,另一方面可以阻止人体产生的热量向外扩散,因而可起到高效保温的作用。因此,由这种纤维制成的衣服,具有良好的防寒保暖效果。


太阳能服装2.png

(图片来源于网络)


(三)空调热服

最早的空调服,主要应用于航天领域。当宇航员在舱外活动时,所处的环境温度为(-160℃)~(+150℃)(近地轨道)或(-172℃)~(+150℃)(月球表面)的交变温度20。为了保护宇航员免受损伤,舱外航天服采用与空间环境绝热的真空屏蔽隔热层(参见图5),使航天员处于一个密闭的微环境之中,同时需要一个微型的空调系统,帮助身体保持热平衡状态,进而达到热舒适的效果。航天服的微型空调系统,采用蒸汽压缩式制冷循环,液体工质通过置于衬里的塑料细管,输送到全身各处进行换热。其冷源为金属氢化物热泵,它通过储氢合金与氢之间的可逆化学反应来实现热量的传递。根据是否向外界排放氢气,又可将系统分为闭式和开式两种形式。


宇航员服 空调热服.png

(图片来源于网络)


(四)化学能热服

化学能热服,主要是利用二此化学反应产生的热量来为人体加热的服装。例如日本生产的一种保暖贴,就是市场上常见的商品,人们可以将它随意地贴在衣服的各个部位。它一般是由铁粉、硅藻土、活性炭、木粉、盐类、高吸水性树脂等材料所组成的.主要利用铁粉生锈、氧化放热的原理来实现加热目的。其最高温度为68℃,平均温度为52℃.若保持40℃以上的温度可长达12h,具有反应迅速、一贴即热、操作简单、方便灵活、价格便宜等优点;但其缺点也十分明显,如适用范围小,在环境温度极低的情况不能满足需要,而且温度不可控,也不可以重复使用。这种化学能热服技术虽然已经非常成熟了,且市场占有率较高,但产品形式过于单一,如果不采用新的化学反应方式克服其缺陷,未来将很难有更好的发展。


化学能热服 暖宝宝1.png

(图片来源于网络)


(五)相变材料热服

相变储能材料是利用某些物质在相转变过程中的吸热和放热现象,实现热能储存和温度调控的一类材料,用其制成的热服,称为“相变材料热服”。传统的相变材料,液相易流动泄礴、腐蚀封装容器,为了解决这一问题,研究人员将相变材料封闭在球形的微胶贵中,制成胶囊型复合材料,改善了其应用缺陷。而相变材料在纺织品中的应用,正是通过这种徽胶囊技术对织物进行涂覆或将微胶囊混入纺丝液中进行纺丝来实现的。除此之外,还有聚乙二醉填充中空纤维技术、脂肪族聚脂熔融复合纺丝技术、石蜡烃熔融复合纺丝技术等,都是纺织蓄热调温纤维的典型工艺。这种纤维在10~40℃温度范围内其有一定的吸热、放热能力,所制成的服装具有由于相变物质的吸放热引起的动态保温功能。目前,世界上一些体育运动用品公司己将蓄热调温纤维用于新产品开发,包括体育运动服装的各个方面。由于受到蓄热材料相变温度的限制,这种热服的使用范围有限,虽然在一般的低温条件下使用效果良好,但在极端情况下却并不适用。寻找“能够适应相变温度变化范围大”的服用材料,是未来的研究重点之一。


相变材料.png

(图片来源于网络)


随着世界科学技术的进步、人民生活质量的提高、科学家探索空问的扩展,人类对服装的要求将越来越高,传统的保暖护体功能己经无法满足未来需求,于是,可加热服装技术应运而生,且形式趋于多样化,如电热服、太阳能热服、空调热服、化学能热服、相变材料热服等,使用范围和应用领域也不尽相同。这些加热服均有各自的优点,也存在着一些缺点和不足,同时又都面临共同的热学问颐和微系统技术瓶颈。相信随着纳米技术、新型材料、纺织加工、微加工,乃至生物领域的技术进步,可加热服装的发展前景将更加广阔。


本文摘自论文 :任萍,刘静.可加热服装技术的研究进展[J].纺织科学研究,2008:15-21.

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