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导电纤维是以电子导电为机理的功能纤维。由于导电性能优越,且耐洗涤、耐磨损等特点,导电纤维作为一类重要的新型材料引起国内外材料界的广泛关注,对其及其织物的研究也逐步深入。
针织物具有与机织物不同的结构和性能,它在弹性及延伸性方面有着机织物难以比拟的优势,而罗纹组织尤其是1+1罗纹组织具有最佳的横向弹性。本论文对当前国内外导电纤维及其织物的研究状况进行了分析。采用不锈钢导电纤维结合针织纬编技术,对导电纤维的编织及其织物的电学性能做了研究,并开发了一种以导电织物为传感器的呼吸监测系统。
通过对编织方法的比较发现,直接编织法虽然简单,但是由于不锈钢纤维的性能特点而不容易编织;所以本文采用间接法即水溶性纤维与不锈钢纤维并线交织,这不仅可以解决不锈钢纤维编织性能问题,而且有利于实现在电脑横机上的编织,为批量生产导电针织物提供可能。
为了得到满足不同使用要求的导电针织物,本研究对不锈钢纤维1+1罗纹纬编针织物进行了拉伸测试,分析了编织参数对不锈钢纤维导电针织物在单轴向拉伸中的电学性能的影响。并采用响应曲面法,把用弯纱深度(NP值)来表示的线圈长度和牵拉张力作为主要因子,对编织工艺参数进行了优化,经过分析得到了几个回归方程,并通过了验证。
根据电学性能的研究和参数优化的结果,结合实际编织及应用,设计并研制了以不锈钢纤维针织物为传感器的呼吸监测系统原型。经过对10个不同个体的测试,结合使用FFT对测试结果进行分析,实现了呼吸的时域信号与频域信号之间的转换,得到人体呼吸频率的特征。实验结果表明该系统在一定的实验条件下是有效的,能够反映人体呼吸频率状况;这可为将来研制家庭用可穿戴式呼吸监测系统奠定了理论及实践基础。