相变服装与普通服装的对比实验研究

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为研究相变服装的调温性能，采用真人穿着实验方法，对比分析了在相同环境温度变化的条件下，相变服装和普通服装外层5点温度变化情况。结果表明，当环境温度突变时，相变服装具有一定的缓解低温冲击的作用，可抑制温度的快速变化。

相变材料（PCM，phase change materials）是一种利用相变潜热来储存和释放热量的化学材料。近年来，相变材料在纺织服装领域的应用，特别是在调温纺织品及服装方面的应用越来越引起人们的重视。“调温服装”就是根据相变材料的特性，当外界环境温度变化，相变服装中的相变材料发生“液—固”或“固—固”的可逆变化，从环境中吸收热量储存于服装内部，或放出服装中储存的热量，在服装周围形成温度基本恒定的微气候，实现温度调节功能。因此，相变服装的调温功能是通过相变过程实现的，一旦离开相变温度范围，相变服装就如普通服装一样不具备调温功能。本文采用真人穿着实验方法，通过对比分析在环境温度变化的条件下，相变服装和普通服装外层5点温度变化情况，研究相变服装的调温性能。

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实验部分

1.1对象与条件

选取两名健康男性受试者，在无风、无辐射热源的环境条件下穿着规定的服装进行两组对比实验。实验条件设定为：受试者在室温22℃条件下静坐60min之后，受试者进入5℃气候仓中静坐80min，然后受试者又回到室温22℃条件下静坐40min。

1.2服装

实验所用服装及穿着顺序为：07衬衣裤、07毛衣、07棉裤、背心（第1组试验时一名受试者穿普通背心，另一名受试者穿相变背心；第2组试验时，受试者对换背心。）、074作训服，05轻型防寒鞋。对比实验用相变背心和普通背心的重量及所用的面料、絮料、里料见表1。

1.3数据采集与处理

在普通背心和相变背心外层分别布设5个温度传感器（分别布设在背心外层左腹部、右腹部、背上部中间、背下部左侧和背下部右侧（图1）），温度传感器精度±0.1℃，用军人群体保暖测试系统采集温度数据，采样频率3次/s。

3 讨论

在人体一服装一环境系统中，最里层服装与人体皮肤之间的温度在32℃左右时，人体处于舒适状态，在人体躯干的各部位中，背部和腹部温度较高，而最外层服装的温度接近环境温度。当着装人体突然进入到一个低温环境时，随着热量的散失，服装系统的温度逐渐下降，最后导致产生冷感，皮肤温度甚至核心温度都下降，对人体造成伤害。如果服装系统中的相变服装层能够在温度下降时放热，缓冲温度的变化，就可以减轻这种伤害。

从本文试验背心5个点温度的变化过程来看，当受试者在室温22℃下平衡时，普通背心的温度基本无变化（黑色曲线起始段），而相变背心由于起始温度偏低触发相变放热，使相变背心外层温度逐渐上升（红色曲线起始段）；受试者静坐60min后进入5℃气候环境时，穿普通背心受试者5个点温度急剧下降，穿相变背心的受试者5个点温度下降速率较缓，尤其是相变背心左腹部、右腹部和背上部中间3点温度与普通背心对应点温度下降速率非常缓慢，温度最高相差10℃以上；受试者静坐80min后再回到22℃室温环境时，因为没有达到相变材料的相变点，因此两种背心5个点温度上升过程均没有显著的差异。因此，通过本文真人穿着试验表明，相变材料在温度突然变化的环境下，具有一定的缓解低温冲击的作用，可抑制温度的快速变化。