一种疏密不均的记忆合金织物及高温相定型装置

1.本实用新型属于形状记忆合金丝技术领域，具体涉及一种疏密不均的记忆合金织物及高温相定型装置。


背景技术：

2.高温环境下的试验者需穿着特定防护服工作，以保障其生命安全及任务执行有效程度。当下，设计并生产出能改善防护服厚重、隔热性能单一固定的现状、行动方便的智能热防护已成为行业内的迫切需求。
3.目前，形状记忆合金材料(简称smm)制备技术较为成熟，由于其形状记忆效应，可根据环境温度变化，自发改变服装结构。但国内外将smm应用于防护服的研究仍处于初级阶段。目前应用主要有形状记忆弹簧以及形状记忆丝，其中形状记忆丝普遍以高温相正弦型的形态运用于形状记忆织物。但是其性能较为单一，如果制作面料面积较大，而实际需防护面积较小，会造成性能的浪费，影响舒适性等。目前，还没有可调节热防护性能的形状记忆阻燃面料。
4.鉴于上述的缺陷，需要设计一种可调节阻燃性能的形状记忆合金阻燃织物。


技术实现要素：

5.本实用新型旨在解决上述问题，提供了一种疏密不均的记忆合金织物及高温相定型装置，通过可调节的形状记忆合金丝实现可调节阻燃性能。
6.按照本实用新型的技术方案，所述高温相定型装置，包括相对设置的定位组件和设置在所述定位组件之间的张紧组件；所述定位组件包括定位杆和设置在所述定位杆上的定位装置，所述张紧组件包括设置在所述定位杆端部之间的安装杆和设置在所述安装杆之间的若干定型柱组；所述定型柱组包括若干定型柱，相邻定型柱组的定型柱的横截面形状不同，相邻定型柱组之间直接相邻或设有定型板。
7.具体的，定位组件用于对形状记忆合金丝的端部进行定位，张紧组件用于将形状记忆合金丝的主体段张紧变形，形成一部分波浪形，一部分直线形。其中。
8.可以想象的是，若干所述定型柱组的定型柱平行设置，定型板的定型面与定型柱的轴线所在面为同一平面。
9.进一步的，定位装置可以采用线夹，两端定位杆上的线夹一一对应设置。
10.进一步的，定型柱平行设置，其横截面外边缘围成圆形或是椭圆形。
11.进一步的，所述定型柱组内的相邻定型柱之间的距离能够调节；相邻所述定型柱组之间的距离能够调节，从而改变形状记忆合金丝的起伏平缓程度。
12.可以想象的是，定型柱组与定位组件之间的距离同样能调节。
13.进一步的，定型柱为金属材质或3d打印耐高温低温管。
14.具体的，在安装杆上开有一一对应的若干安装孔，定型柱和定型板的两端设有连接杆，通过插入不同的安装孔内实现距离的调节。
15.本实用新型的另一方面提供了一种疏密不均的记忆合金织物，包括采用斜纹交织的面料本体，所述面料本体包括阻燃纱线和形状记忆纱线；所述形状记忆纱线以纬纱织入，包括形状记忆合金丝或以形状记忆合金丝作为芯纱的复合纱；所述形状记忆合金丝的常温相形状为长直线状，高温相由上述高温相定型装置定型而得。
16.具体的，形状记忆合金丝的高温相部分呈直线型，部分呈正弦曲线，所述正弦曲线波长、波高不尽相同。
17.本实用新型疏密不均的记忆合金织物，在高温环境下，可以自发产生形变，由于其弯曲的形状产生间隙，在面料层间中形成一定厚度的空气层，提高隔热性能；在常规环境下，织物又可以恢复成初始平整状态，增加散热效果。
18.进一步的，所述阻燃纱线由阻燃纤维加捻而成，捻系数为50-100。
19.进一步的，所述复合纱包括形状记忆合金丝和包覆在所述形状记忆合金丝外的阻燃纤维，即所述复合纱以所述形状记忆合金丝作为芯纱被所述阻燃纤维包缠而形成。
20.进一步的，所述阻燃纤维选自对位芳纶、间位芳纶、聚苯并咪唑纤维、三聚氰胺纤维、芳砜纶和玄武岩纤维中的一种或多种。
21.进一步的，所述形状记忆合金丝为镍钛合金丝和/或铜基合金丝。
22.进一步的，所述形状记忆合金丝的水平间距为2-5cm。
23.进一步的，所述形状记忆合金丝直径为0.1-0.4mm，相变温度为45-90℃。
24.进一步的，相邻所述形状记忆合金丝的高温相形状相同或不同。具体的，单根形状记忆合金丝中高温相形状为部分直线型，部分呈正弦曲线，但各正弦曲线波长、波高不同，从而既维持织物的相对平整性，也使织物在不同区域保持不同的热防护性能。
25.进一步的，所述形状记忆合金丝的波高为5-50mm，波长为40-100mm。
26.本实用新型的技术方案相比现有技术具有以下优点：将阻燃纱线与形状记忆合金丝混合交织，在高温情况下，面料会自动改变结构，对人体进行高温防护，而在常温状态下又保持原始状态，确保了面料的轻便；此外，结合使用性能对面料进行设计，使得同一块面料不同部位采用的形状记忆合金丝变形形状不同，实现了减少用料的同时最大程度保证服装的高温防护性能。
附图说明
27.图1为实施例1中形状记忆合金丝的高温相定型机构的主视示意图；
28.图2为实施例2中形状记忆合金丝的高温相定型状态的示意图；
29.图3是实施例2中形状记忆合金的高温相形状示意图；
30.图4是实施例3中形状记忆合金阻燃织物的织造流程图；
31.图5是实施例3中形状记忆合金阻燃织物的低温相形状示意图；
32.图6是实施例3中形状记忆合金阻燃织物的高温相形状示意图。
33.附图标记说明：1-定位组件、1.1-定位杆、1.2-定位装置、2-张紧组件、2.1
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安装杆、2.2-定型柱组、2.3-定型板。
具体实施方式
34.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员
可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
35.实施例1
36.如图1所示，一种形状记忆合金丝的高温相定型机构，包括相对设置的定位组件1和设置在定位组件1之间的张紧组件2。
37.定位组件1包括定位杆1.1和设置在定位杆1.1上的定位装置1.2，定位装置1.2采用线夹。
38.张紧组件2包括设置在定位杆1.1端部之间的安装杆2.1和设置在安装杆2.1 之间的定型柱组2.2。
39.定型柱组2.2为两组，分别为a组和b组，a组和b组之间设有定位板2.3，定位板2.3的宽度为4cm。每组定型柱组2.2包括四根定型柱，定型柱采用金属管。a组定型柱的横截面外边缘为半径为6mm的圆形，b组定型柱的横截面外边缘为半径为12mm的圆形。
40.实施例2形状记忆合金丝的定型
41.s1：采用实施例1的定型机构，将合金丝依次缠绕在金属管或定型板的定型面上(图2所示)，在450℃环境中定型；
42.s2：取下合金丝，拉直两端固定，在10℃水中冷却10min；
43.s3：取下合金丝，缠绕在实施例1的定型机构上，在70℃的环境中放置 10min；
44.s4：取下合金丝，拉直两端固定，在10℃水中冷却10min；
45.s5：重复步骤s3和s410-15次进行记忆训练，最终完成定型，得到形状记忆合金丝(高温相如图3所示)。
46.实施例3
47.将经过实施例2定型后的形状记忆合金丝作为部分纬向纱线与阻燃纱线混合交织，其中，阻燃纬纱选用芳纶1414，阻燃经纱选用芳纶1313；采用斜纹织造，织物纬密为22根/cm，形状记忆纱线水平排列间距为2cm，得到疏密不均的记忆合金织物。
48.其织造流程图如图4所示(包含实施例2过程)。
49.图6为高温相形状模拟图，由图可见，a、b分别形成高度不同的空气层。以往研究表明，空气层厚度增加到12mm及以上时，防护服的热防护性能会得到显著提升(实施例4)。因此本实用新型中b区空气层厚度为12mm及以上， a区空气层厚度小于b区，从而使得b区的防护性能高于a区。在应用时将b 区面料织物置于最易接触火源且温度最高的部位，将a区面料置于周围区域温度低于b区但仍需要防护的部位，因此在减少用料的同时最大程度保证服装的高温防护性能。
50.实施例4
51.对实施例3所得疏密不均的记忆合金织物进行效果模拟，采用pennes皮肤传热模型和henriques模型预测皮肤达到二级、三级烧伤的时间以及皮肤总吸收的能量，从而测试其热防护效应，预测效果如下表：
52.空气层高度a(6mm)b(12mm)二级烧伤时间/s5.507.60三级烧伤时间/s6.458.40总吸收能量/kj
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53.由上表可得，当空气层厚度增加时，二级烧伤时间和三级烧伤时间都显著增加，总
吸收热量呈现下降趋势，面料系统的热防护性能有显著提升，b的热防护性能高于a。因此将b区域面料置于最高温区域，对皮肤提供足够的保护，不会产生皮肤烧伤；a区域在其他高温区域起辅助作用，整个面料满足热防护性能的同时节约用料。
54.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。