层次结构型热湿舒适性面料的开发及性能研究.docx
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层次结构型热湿舒适性面料的开发及性能研究
项目名称
层次结构型热湿舒适性面料的开发及性能研究
项目简介：
本项目涉及层次结构型织物的制备技术，属于功能性纺织品领域。
热湿舒适性是服用纺织品性能的重要评价指标之一，具有优异热湿舒适性的纺织面料是开发消防服、登山服等极端条件下防护服装和运动服装的必要条件。
因此，热湿舒适性功能纺织面料的开发及应用一直是国内外研究的热点，市场发展迅速。
层次结构型设计是近年来国际上功能性面料开发的重要内容和方法，已开发出仿鲨鱼皮泳衣、自清洁面料等。
层次结构型功能性设计由于无需使用复杂的化学方法，不会造成环境污染或健康隐患，同时耐久性大大优于化学方法，因而在提高纺织面料热湿舒适功能性方面表现出极大地发展潜力。
但是目前还存在层次结构复杂、织造困难、成本较高、实用性低等问题，导致目前产业化应用比较缓慢，不能满足人们对纺织品着装舒适性的迫切需求。
针对上述问题，本项目在热湿舒适性面料的层次结构设计、织造关键技术、织物性能及应用等方面进行了系统攻关并取得了突破性进展。
揭示了具有层次结构面料的热湿传递机理，设计了多层层次结构织物，研发了层次结构织物和层次结构毛绒织物的织造关键技术，解决了层次结构织物复杂结构在普通织机上进行织造的技术难题，开发了高透湿保暖型羊毛层次结构织物、导水型细旦丙纶层次结构织物、保暖型羊毛层次结构毛绒织物等系列热湿舒适性面料。
开展了层次结构织物的应用研究，形成了登山服和滑雪服里层保暖面料，单向导水运动服装面料等多种透湿保暖及单向导湿面料。
项目研发的层次结构织物已初步实现了产业应用，开发的保暖型羊毛层次结构毛绒织物的导热系数达到0.0265W/mK，高透湿保暖型羊毛层次结构织物的导热系数为0.0304W/mK，导水型细旦丙纶层次结构织物单向导湿值为210。
可通过对经纬纱细度、纬纱捻度配置、绒毛高度的设计及织物后整理工艺对层次结构织物的热湿传递性能进行调控。
本项目获得授权国家发明专利2项，发表科技论文8篇，其中SCI收录论文6篇，培养硕士研究3名。
项目成果已推广应用，2014至2016年期间，项目产业化后新增销售额8274万元，新增利润1072万元，新增税收267万元，创收外汇356万美元，取得了显著的经济效益和社会效益。
第三方评价：
浙江省科技厅与2014年7月17日在杭州主持召开了由浙江纺织服装科技有限公司承担的浙江省科技计划项目《给予纤维微细结构特征的羊毛织物热湿调节机制研究》（计划编号：
2012C21-39）验收会。
验收组听取了项目工作技术总结，审阅了相关资料，经讨论，形成验收意见如下：
1、提供的资料齐全，规范，符合验收要求。
2、项目通过对羊毛纤维微细结构特征及其织物热湿调节机制研究，创新地构建了具有分型特征的羊毛纤维及其纱线、织物的几何结构参数和相应的热湿传导模型，从纳米尺度探讨羊毛纤维微观结构特征对织物热湿传导性能的影响机制，为研究设计开发具有优良热湿传导性能的纤维材料及制成品提供理论基础和实验依据。
项目实施期间，申请国家发明专利1项，发表SCI论文5篇，EI论文1篇。
3、项目预算经费15万元，均为省财政科技补助经费。
由浙江纺织服装科技有限公司出具项目决算报告，实际支出14.99万元，后续支出为验收费用，实际净结余为0，经费使用基本合理。
验收组认为该项目已完成了合同任务目标，同意通过验收。
直接经济效益、推广应用情况和社会效益
推广应用情况和社会效益
本项目研究成果在杭州天艾服饰有限公司和宁波中鑫毛纺集团有限公司开展产业化应用，具体推广应用情况如下：
杭州天艾服饰有限公司将本项目所开发的细旦丙纶层次结构单向导水织物织造技术应用于生产实践，所开发的运动面料的单向导湿值高于200，织物的单向导湿水平达到现有技术采用导水纤维时具有的的单向导湿水平。
近3年推广应用量151万平方米，销售收入2962万元，利润408万元，税收102万元，创收外汇471万美元，经济效益显著。
宁波中鑫毛纺集团有限公司将本项目所开发的高导湿保暖型羊毛层次结构结构织物织造技术应用于生产实践，开发了结构轻薄并具有良好保暖透湿性能的保暖服装里层面料。
近3年推广应用量为136万平方米，销售收入5312万元，利润664万元，税收165万元，经济效益显著。
3．社会效益和间接经济效益（限600字）
纺织品的层次结构设计是提升纺织品面料和服装热湿舒适性的一条环保便捷途径。
本项目以羊毛纤维的多尺度分形结构为模版，通过织物的层次结构设计，使织物中的纤维借助纱线的交织形成具有多层次空间排列层次结构，显著提高了织物的透湿保暖性能，并赋予织物良好的单向导水性能。
该设计原理普遍适用于各类织物，尤其对提高极端环境下纺织品的功能性更为重要。
本项目基于开发绿色功能性纺织品的理念对热湿舒适性纺织面料进行研发，产品具有原料低成本、生产过程低能耗低污染，产品性能舒适安全的特点。
本项目所研发的功能性层次结构型面料复杂组织可以在普通织机上完成织造，实现了生产设备的低成本，仅采用普通常用纤维原料且不需要采用化学整理试剂即可使织物具有良好的保暖性和单向导湿性，实现了原料的低成本和生产过程的低能耗和低污染。
近三年的产业化应用期间由降低生产成本和降低能耗产生节支总额为258.3万元（生产每平方米织物成本降低0.9元计算，近三年共生产织物287万平米计算）。
由此可见，纺织品的层次化结构设计是提升纺织品功能性和附加值的重要绿色途径。
本项目的成功，对于引领相关技术在纺织行业的应用，促进纺织行业科技进步，具有重要示范意义。
主要完成人员
姓名
范杰
排名
1
行政职务
技术职称
副教授
现从事专业
纺织材料与纺织品设计
工作单位
天津工业大学
二级单位
纺织学部
完成单位
天津工业大学
对本项目主要科学发现的贡献（限300字）
对本项目主要科学发现：
对项目中技术创新点一、二、三做出了创造性贡献，全面负责项目的整体规划和组织实施。
重点主持研发了层次结构型织物和层次结构型毛绒织物关键织造技术。
在本项目中投入的工作量占本人总工作量的70%。
佐证材料：
①授权专利2项：
一种具有仿生结构的保暖型吸湿排汗毛绒织物（ZL201310068549.X）；一种透湿保暖型多层分形仿生织物（ZL201310104507.7）；②主持项目：
基于纤维微细结构特征的羊毛织物热湿调节机制研究（2012C21039）；③发表论文8篇。
姓名
赵连英
排名
2
行政职务
技术职称
教授级高工
现从事专业
纺织
工作单位
浙江理工大学
二级单位
材料与纺织学院
完成单位
浙江纺织服装科技有限公司
对本项目主要科学发现的贡献（限300字）
对本项目主要科学发现：
对项目中技术创新点一、二做出重要贡献。
重点研发了高透湿保暖型羊毛层次结构织物和导水型丙纶层次结构织物及相关产品开发，在产业化应用方面作出突出贡献。
在本项目中投入的工作量占本人总工作量的40%。
佐证材料：
①参与发表授权专利1项：
一种透湿保暖型多层分形仿生织物（ZL201310104507.7）；②参与发表论文2篇。
姓名
刘雍
排名
3
行政职务
技术职称
教授
现从事专业
纺织材料与纺织品设计
工作单位
天津工业大学
二级单位
纺织学部
完成单位
天津工业大学
对本项目主要科学发现的贡献（限300字）
对本项目主要科学发现：
对项目中技术创新点一、三做出重要贡献，参与了层次结构毛绒织物结构设计，深入开展了层次结构织物结构与织物热湿的舒适性的构效关系研究。
在本项目中投入的工作量占本人总工作量的30%。
佐证材料：
①参与发表授权专利2项：
一种具有仿生结构的保暖型吸湿排汗毛绒织物（ZL201310068549.X）；一种透湿保暖型多层分形仿生织物（ZL201310104507.7）；②参与发表论文8篇。
姓名
马崇启
排名
4
行政职务
技术职称
教授
现从事专业
纺织工程
工作单位
天津工业大学
二级单位
纺织学部
完成单位
天津工业大学
对本项目主要科学发现的贡献（限300字）
对本项目主要科学发现：
对项目中技术创新点二、三做出重要贡献，参与了层次结构织物织造工艺设计。
在本项目中投入的工作量占本人总工作量的30%。
佐证材料：
①参与发表授权专利1项：
一种透湿保暖型多层分形仿生织物（ZL201310104507.7）；②参与发表论文1篇。
主要完成单位
单位名称
浙江纺织服装科技有限公司
排名
1
对本项目主要科学发现支撑作用情况（限300字）
对本项目的支撑作用情况：
浙江省纺织服装科技有限公司作为本项目的承担单位，对本项目技术创新包括以下几个方面：
（1）发明了透湿保暖型层次结构织物的织造技术，通过将经纱在织物厚度方向上构造类似羊毛多级原纤的层次结构提高织物的透湿保暖性能，经纱以短浮长线形式覆盖织物整个表面，不但倍增织物的吸湿面积，而且极大地降低了复杂层次结构织物的织造难度和织造成本，为仿生织物的产业化应用提供技术支持。
（2）成功开发了具有透湿毛暖性能的羊毛滑雪服和登山服里层面料，利用细旦丙纶开发层次结构单向导水运动服装面料。
（3）积极配合宁波中鑫毛纺集团有限公司、杭州天艾服饰有限公司企业实现产业化，并负责制品的性能测试工作。
单位名称
天津工业大学
排名
2
对本项目主要科学发现支撑作用情况（限300字）
对本项目的支撑作用情况：
天津工业大学作为本项目的承担单位，对本项目技术创新包括以下几个方面：
（1）发明了具有层次结构的保暖型吸湿排汗毛绒织物的织造技术，采用双经轴织造技术在仿生织物表面形成毛绒，构成经纱层次结构在织物表面的连续性延伸，在提高织物保暖性的同时保障了织物的吸湿排汗性能，实现层次结构毛绒织物在普通织机上完成织造过程，降低织造成本，提高织造效率，为层次结构毛绒织物的产业化提供技术支持。
（2）开展了层次结构织物热湿舒适性机理研究，通过数值模拟和分形学理论研究揭示层次结构织物结构对织物传质传热性能的影响机制，建立织物结构与织物热湿舒适性的构效关系。
现产业化，并负责制品的性能测试工作。
单位名称
宁波中鑫毛纺集团有限公司
排名
3
对本项目主要科学发现支撑作用情况（限300字）
对本项目的支撑作用情况：
宁波中鑫毛纺集团有限公司对本项目的推广应用做出如下贡献：
将本项目所开发的高导湿保暖型羊毛层次结构织物织造技术应用于生产实践，开发了结构轻薄并具有良好保暖透湿性能的保暖服装里层面料。
近3年推广应用量为136万平方米，销售收入5312万元，利润664万元，税收165万元，经济效益显著。
现产业化，并负责制品的性能测试工作。
单位名称
杭州天艾服饰有限公司
排名
4
对本项目主要科学发现支撑作用情况（限300字）
对本项目的支撑作用情况：
杭州天艾服饰有限公司对本项目的推广应用做出如下贡献：
将本项目所开发的细旦丙纶结构单向导水织物织造技术应用于生产实践，所开发的运动面料的单向导湿值高于200，织物的单向导湿水平达到现有技术采用导水纤维时具有的的单向导湿水平。
近3年推广应用量151万平方米，销售收入2962万元，利润408万元，税收102万元，创收外汇471万美元，经济效益显著。
现产业化，并负责制品的性能测试工作。
完成人合作关系说明
完成人赵连英、刘雍、马崇启与第一完成人范杰分工合作共同完成了本项目的研究工作，合作时间2012.1-2014.7其中：
第一完成人范杰全面负责项目的整体规划和组织实施。
重点主持研发了层次结构型织物和层次结构型毛绒织物关键织造技术。
获得授权发明专利2项，发表论文8篇。
第二完成人赵连英重点研发了高透湿保暖型羊毛层次结构织物和导水型丙纶层次结构织物及相关产品开发，在产业化应用方面作出突出贡献。
参与获得授权专利1项，参与发表论文2篇。
第三完成人刘雍参与了层次结构毛绒织物结构设计，深入开展了层次结构织物结构与织物热湿的舒适性的构效关系研究。
参与获得授权专利2项，参与发表论文8篇。
第四完成任务马崇启参与了层次结构织物织造工艺设计。
参与发表授权专利1项，参与发表论文1篇。
相关作证材料见附件《浙江省科技计划项目验收证书》。
上述完成人合作关系说明内容属实，特此声明。
推荐单位
浙江省科学技术厅
推荐单位意见：
项目在热湿舒适性面料的层次结构设计、织造关键技术、织物性能及应用等方面进行了系统攻关并取得了突破性进展。
研发的层次结构织物已初步实现了产业应用。
同意推荐省科技进步奖三等奖。
知识产权证明目录（授权发明专利、植物新品种、软件著作权等）
知识产权类别
知识产权具体名称
国家（地区）
授权号
授权日期
发明人（培育人）
发明专利
一种具有仿生结构的保暖型吸湿排汗毛绒织物
中国
ZL201310068549.X
2014.08.06
范杰，程倩，刘雍
发明专利
一种透湿保暖型多层分形仿生织物
中国
ZL201310104507.7
2015.06.24
范杰，赵连英，程倩，刘雍，马崇启
主要论文、专著目录
作者
论文专著名称/刊物
年卷期
页码
发表
时间
SCI他引次数
他引
总次数
Jiefan,Li-liWang,QianCheng,NaZhu,YongLiu,
Thermalanalysisofbiomimicwovenfabricbasedonfiniteelementmethod/JournalofThermalAnalysisandCalorimetry
121
（2）,737-742
2015,
ieFan,NaZhu,Li-liWang,ZhiLiu,Chang-YuanWang,YongLiu
J,Influenceofhierarchicstructureonthemoisturepermeabilityofbiomimicwovenfabricusingfractalderivativemethod,AdvancesinMathematicalPhysics,
ArticleID817437（SCI）
2015,
JieFan,NaZhu,ZhiLiu,QianCheng,YongLiu,
Amodelforallometricpermeationinfractalbranchingchannelnetdrivenbycapillarypressure,InternationalJournalofNumericalMethodsforHeatandFluidFlow,
25（8）,1886-1895.
2015,
JieFan,NaZhu,ZhiLiu,QianCheng,YongLiu
Effectivethermalconductivityofcomplicatedhierarchicmultilayerfabric,ThermalScience
18（5）,1613-1618
2014,
JieFan,Lian-yingZhao,Chong-qima,andYongliu,
StructuralEffectontheTree-shapedFlowinthenanoscalenetworkofwoolfiber,AdvancedMaterialsResearch
716:
409-412
2013,
JieFan,QianCheng,Lian-yingZhao,Yongliu,andChong-qima
Abiomimicthermalfabricwithhighmoisturepermeability,ThermalScience,
17（5）,1425-1430.（SCI）.
2013,
JieFan,Ji-huanHe,
Biomimicdesignofmulti-scalefabricwithefficientheattransferproperty,ThermalScience
16（5）,1349-1352（SCI）.
2012
JieFan,YongLiu,
Heattransferinthefractalchannelnetworkofwoolfiber,MaterialsScienceandTechnology
26（11）:
1320-1322（SCI）
2010
合计:
知情同意证明
未列入项目主要完成人的论文作者程倩、朱娜、刘志、王丽莉、王长远及授权发明专利发明人程倩对本项目申报浙江省科学技术进步奖知情并同意报奖。
特此证明。
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