基于仿生學(xué)的冬季針織運(yùn)動(dòng)面料開發(fā)與性能評(píng)價(jià)

王 莉， 張冰潔， 王建萍,3， 劉 莉， 楊雅嵐， 姚曉鳳， 李倩文， 盧 悠

(1. 東華大學(xué) 服裝與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院， 上海 200051； 2. 東華大學(xué) 現(xiàn)代服裝設(shè)計(jì)與技術(shù)教育部 重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 上海 200051； 3. 同濟(jì)大學(xué) 上海國(guó)際設(shè)計(jì)創(chuàng)新研究院， 上海 200092； 4. 北京服裝學(xué)院 服裝藝術(shù)與工程學(xué)院， 北京 100029)

冬季針織運(yùn)動(dòng)服的保暖性是其重要的性能之一，保暖針織面料一般設(shè)計(jì)成比較厚實(shí)的襯墊結(jié)構(gòu)或毛圈結(jié)構(gòu)，但這些結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)悶熱或易勾絲起球等問題，不符合冬季運(yùn)動(dòng)服裝使用要求，而通過設(shè)計(jì)成衍縫或雙面空氣層結(jié)構(gòu)的方法來提高織物保暖性，又需要更多工序或較高織造要求。

仿生學(xué)的應(yīng)用涉及諸多技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域，近幾十年來，隨著仿生技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合仿生學(xué)與紡織技術(shù)開發(fā)新型仿生紡織品一直備受關(guān)注[1]。自然界中許多生物的體表都呈一定特征的非光滑表面形態(tài)，這些非光滑表面形態(tài)是生物在復(fù)雜激烈的生存環(huán)境中經(jīng)過自然選擇的結(jié)果，具有某些特殊的性能。蝴蝶翅膀的鱗片表面布滿了精細(xì)的三維微納結(jié)構(gòu)[2]，屬于典型的非光滑表面。1975年Lutz發(fā)現(xiàn)蝴蝶翅膀可以幫助蝴蝶調(diào)節(jié)體溫，蝶翼底部積聚的溫暖空氣會(huì)增加蝴蝶身體熱量[3]。而后學(xué)者進(jìn)一步探究了蝴蝶鱗片的功能特性，如房巖等研究發(fā)現(xiàn)蝴蝶翅膀表面非光滑鱗片能使蝴蝶表面的潤(rùn)濕性增強(qiáng)[4]；Igor通過研究蝴蝶鱗片結(jié)構(gòu)模型內(nèi)中空區(qū)的作用，發(fā)現(xiàn)中空區(qū)會(huì)增加蝴蝶鱗片中靜止空氣含量，從而提高蝴蝶飛行的升力及降低飛行阻力[5]；韓志武等從仿生結(jié)構(gòu)制備方面對(duì)蝴蝶鱗片進(jìn)行了研究[6-7]；張沙沙等基于生色理論在纖維上的應(yīng)用，對(duì)蝴蝶鱗片的幾何結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了研究[8-9]。

總結(jié)以往學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)蝴蝶鱗片非光滑三維結(jié)構(gòu)的立體中空區(qū)可增加靜止空氣含量，內(nèi)外部氣流發(fā)生流通時(shí)，鱗片結(jié)構(gòu)可加快氣流交換為身體調(diào)溫同時(shí)減小空氣阻力?；诖?，本文嘗試將蝴蝶鱗片特殊立體結(jié)構(gòu)用于針織物組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，從結(jié)構(gòu)仿生在針織物開發(fā)應(yīng)用方面對(duì)蝴蝶鱗片的非光滑表面結(jié)構(gòu)形貌進(jìn)行研究，構(gòu)建蝴蝶鱗片典型幾何結(jié)構(gòu)三維模型，根據(jù)模型特征設(shè)計(jì)開發(fā)出工序簡(jiǎn)潔的新型仿生結(jié)構(gòu)針織物，并對(duì)其熱濕性能進(jìn)行研究與評(píng)價(jià)。

1 蝴蝶鱗片幾何結(jié)構(gòu)建模

蝴蝶翅膀鱗片的非光滑表面形態(tài)是由殼層、脊脈、翅脈、微翅脈等構(gòu)成的三維結(jié)構(gòu)。本文選擇以綠帶翠鳳蝶、多眼灰蝴蝶、碧鳳蝶為代表的3種典型蝴蝶鱗片進(jìn)行研究，其表面形貌掃描電鏡照片[10]如圖1所示。

圖1 蝴蝶鱗片表面形貌SEM照片F(xiàn)ig.1 SEM images of surface configutation in butterfly wing scales.

本文選擇的3類典型蝴蝶鱗片結(jié)構(gòu)，Ⅰ類鱗片的翅脈中有凹凸?fàn)钗⒊崦}結(jié)構(gòu)，如圖1(a)所示部分綠帶翠鳳蝶鱗片。這類鱗片殼層上有縱向線形脊脈將鱗片等距分開，線性脊脈頂端相互平齊，脊脈與脊脈之間為翅脈結(jié)構(gòu)，翅脈結(jié)構(gòu)中的微翅脈形態(tài)似連續(xù)褶皺構(gòu)成的凹凸起伏波浪狀結(jié)構(gòu)，且波浪的“波峰”間幾乎平行，本文稱Ⅰ類結(jié)構(gòu)為波浪結(jié)構(gòu)。

Ⅱ類鱗片的翅脈中有一排凹陷孔洞狀微翅脈結(jié)構(gòu)，如圖1(b)所示多眼灰蝶鱗片。這類鱗片殼層上也有縱向線形脊脈將鱗片等距分開，且線性脊脈頂端相互平齊，但脊脈與脊脈之間的翅脈結(jié)構(gòu)是由形態(tài)似單排間隔排列的凹陷孔洞狀微翅脈構(gòu)成，本文稱Ⅱ類結(jié)構(gòu)為蝶翅結(jié)構(gòu)。

Ⅲ類鱗片的翅脈中有多排凹陷孔洞狀微翅脈結(jié)構(gòu)，如圖1(c)所示碧鳳蝶鱗片。這類鱗片殼層上脊脈與脊脈間的翅脈結(jié)構(gòu)，是由形似多個(gè)緊密排列蜂窩狀不均勻孔洞的微翅脈構(gòu)成，本文稱Ⅲ類結(jié)構(gòu)為蜂窩結(jié)構(gòu)。

為簡(jiǎn)化織物開發(fā)，使用SolidWorks軟件對(duì)3類蝴蝶鱗片的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維建模，圖2為其模型俯視圖。

圖2(a)為I類波浪結(jié)構(gòu)三維模型，其中條狀矩形柱為蝴蝶鱗片的線形脊脈，三棱柱為沿著脊脈方向橫貫的間隔凸起，三棱柱凸起頂端與條狀矩柱頂端平齊。為簡(jiǎn)化模型，假設(shè)三棱柱凸起部位均勻排列且均全部橫貫間隔區(qū)。圖2(b)為Ⅱ類蝶翅結(jié)構(gòu)三維模型，其中條狀矩形柱為縱向線形脊脈，沿著脊脈方向的橫貫間隔凹陷孔洞用矩形凹坑表示。為簡(jiǎn)化模型，假設(shè)矩形凹坑大小及排列間距相等。圖2(c)為簡(jiǎn)化后的Ⅲ類蜂窩結(jié)構(gòu)三維模型，只提取緊密排列的蜂窩狀幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模[11]，用六棱柱表示，假設(shè)蜂窩的大小相等且間隔均勻。

圖2 3類蝴蝶鱗片結(jié)構(gòu)三維模型Fig.2 3-D models of three types of butterfly scales. (a) Wavy structure I; (b) Butterfly wing structure Ⅱ; (c) Honeycomb structure Ⅲ

2 仿生織物開發(fā)與性能測(cè)試

2.1 材料的選擇

本文選用的丙綸是意大利制造商Aquafil公司使用安德巴塞爾工業(yè)生產(chǎn)的茂金屬基聚丙烯Metocene樹脂開發(fā)的名為Dryarn?的聚丙烯紗線，是具有獨(dú)特保溫性和超高排汗率的環(huán)保纖維。本文選擇材料規(guī)格為雙股70 dtex(72 f)聚丙烯紗線作面紗，50 dtex聚丙烯紗線包覆17 dtex氨綸作地紗，記A組。為防止紗線種類對(duì)仿生織物性能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成干擾，使用普通市售滌綸紗線織造仿生織物作為對(duì)照B組。為減少織物參數(shù)對(duì)性能的影響，2組紗線盡量選擇總規(guī)格相近的配比，B組規(guī)格為150 dtex滌綸作面紗，30 dtex滌綸包覆20 dtex氨綸作地紗。

2.2 仿生織物設(shè)計(jì)與上機(jī)織造

設(shè)計(jì)不均勻單面提花織物的線圈大小不一致，有的較小而有些拉的很長(zhǎng)，同時(shí)設(shè)計(jì)每個(gè)線圈背后的浮線數(shù)量也不相同，這樣在織物下機(jī)后，拉長(zhǎng)的大線圈會(huì)收縮，而平針線圈不收縮，使平針部分產(chǎn)生褶皺，在織物反面浮線形成附加層，會(huì)使織物產(chǎn)生凹凸不平的外觀。

本文通過設(shè)計(jì)不同的浮線數(shù)量、長(zhǎng)短與區(qū)域性規(guī)律排列的方法，試織3類仿蝴蝶鱗片結(jié)構(gòu)紋理的立體感織物，其編織意匠圖如圖3所示。所設(shè)計(jì)的仿生織物在意大利SANTONI MF8-CHN單面電子提花針織圓機(jī)上進(jìn)行試織，機(jī)器采用8F成圈系統(tǒng)，針距為0.907 mm(28E)，針數(shù)為1 248針，筒徑為356 mm。

此外由于仿生織物組織浮線較長(zhǎng)，且連續(xù)浮線區(qū)域的成圈系統(tǒng)數(shù)較多，為增加面料強(qiáng)度，編織時(shí)應(yīng)增加面料密度，適當(dāng)調(diào)寬織機(jī)撐布架寬度，需保持卷取牽拉張力均勻且不宜過大?？棛C(jī)轉(zhuǎn)速不宜過快，以防止織物出現(xiàn)破洞、漏針的疵點(diǎn)。

圖3 仿生織物編織意匠圖Fig.3 Knitting artisan of bionic fabrics.

2.3 仿生織物性能測(cè)試

參照GB/T 3820—1997《紡織品與紡織制品厚度的測(cè)定》，采用YG(B)141D數(shù)字式織物厚度儀選取同一塊試樣5個(gè)不同部位對(duì)厚度進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試的壓腳面積為2 000 mm2，加壓壓力為2 kPa，進(jìn)行5次厚度測(cè)量取平均值。

參照GB/T 11048—2008《紡織品 生理舒適性穩(wěn)態(tài)條件下熱阻和溫阻的測(cè)定》，采用YG606E型紡織品熱阻測(cè)量?jī)x測(cè)試織物的保暖性能。分別剪取6種織物規(guī)格為35 cm×35 cm大小的試樣3塊進(jìn)行測(cè)試，設(shè)置熱板溫度為35 ℃。

參照GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測(cè)定》，采用YG4616G型全自動(dòng)透氣量?jī)x測(cè)試織物的透氣率。選取同一試樣10個(gè)不同部位測(cè)量。

參照GB/T 12704.2—2009《紡織品 織物透濕性試驗(yàn)方法 第2部分：蒸發(fā)法》，使用M261型透濕性能測(cè)試儀對(duì)織物透濕性能進(jìn)行測(cè)試。裁取每種織物直徑為88 mm的試樣3塊，確保選取試樣表面無折痕，測(cè)試之前試樣與水在恒溫恒濕室平衡24 h。

參照GB/T 21655.2—2009《紡織品 吸濕速干性的評(píng)定 第2部分：動(dòng)態(tài)水分傳遞法》，使用液態(tài)水分管理測(cè)試儀(MMT)測(cè)試面料單向?qū)裥阅?。從待測(cè)織物上與經(jīng)、緯紗平行方向裁剪80 mm×80 mm規(guī)格樣品，放置至少24 h后，對(duì)每塊樣品選取不同部位進(jìn)行5次測(cè)試，將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，剔除異常值后計(jì)算各數(shù)據(jù)的平均值。其中織物的內(nèi)層即為測(cè)試時(shí)的上層，外層為測(cè)試時(shí)的底層。

以上實(shí)驗(yàn)均在溫度為(20±2) ℃，相對(duì)濕度為(65±2)%環(huán)境下進(jìn)行。

3 仿生織物性能分析

3.1 仿生織物形貌分析

3類蝴蝶鱗片結(jié)構(gòu)仿生織物的表面和里面形貌如圖4所示。I類波浪結(jié)構(gòu)織物表面有均勻縱向間隔線形凸起與波浪狀起伏，其仿照綠帶翠鳳蝶基層的線形脊脈，翅脈和波浪微翅脈結(jié)構(gòu)。凸起高度平齊，織物表面呈現(xiàn)為緯平針組織，縱向線形在織物里面呈現(xiàn)為由浮線組織緊密排列構(gòu)成的縱向通道。Ⅱ類蝶翅結(jié)構(gòu)織物仿照多眼灰蝴蝶鱗片的線形脊脈及凹孔微翅脈結(jié)構(gòu)，使織物表面有均勻間隔凹陷孔洞及縱向線形凸起，凹陷孔洞在織物里面相互連通形成一排排橫向的中空通道，中空通道由緯平針組織和浮線組織交替構(gòu)成。Ⅲ類蜂窩結(jié)構(gòu)織物仿照碧鳳蝶鱗片的蜂窩微翅脈結(jié)構(gòu)，表面呈現(xiàn)為浮線組織組成的蜂窩狀凸起與凹陷，里面總體表現(xiàn)為緯平針組織。

圖4 仿生織物形貌圖Fig.4 Morphology of biomimetic fabric.

3.2 仿生織物規(guī)格參數(shù)

織物樣品的面密度、厚度、橫密、縱密等規(guī)格參數(shù)見表1。

3.3 仿生織物保暖性分析

織物的保暖性用熱阻、克羅值、傳熱系數(shù)和保溫率4 個(gè)指標(biāo)來衡量，其測(cè)試結(jié)果見表2?？紤]織物厚度對(duì)保暖性能的影響，探究了織物厚度與保溫率關(guān)系，如圖5所示。

由表2可知，6種仿生織物的保暖性排序?yàn)?#、5#、3#、6#、1#、4#，其保溫率均超過冬季保暖內(nèi)衣要求的30%，保暖性能均較好。其中A組、B組織物保暖性能分別排序?yàn)?#、3#、1#，5#、6#、4#,可見在A、B 2組中，2#與5#蝶翅結(jié)構(gòu)仿生織物的保暖性能均最好，優(yōu)于3#與6#蜂窩結(jié)構(gòu)仿生織物，1#與4#的波浪結(jié)構(gòu)仿生織物的保暖性相較最低。

表1 織物規(guī)格參數(shù)Tab.1 Fabric specification parameters

表2 織物保暖性測(cè)試結(jié)果Tab.2 Test results of fabric warmth

圖5 織物厚度和保溫率關(guān)系Fig.5 Relationship between fabric thickness and warmth retention rate

由圖5可得，仿生織物的保暖性能與織物厚度有一定關(guān)系，其厚度越大保暖性越好。2#與5#蝶翅結(jié)構(gòu)仿生織物由于表面有凹陷孔洞，在背面形成中空通道可承載更多的靜止空氣，同時(shí)立體中空通道間隔區(qū)可與皮膚之間形成獨(dú)立空間層，獨(dú)立空間層存儲(chǔ)皮膚周圍熱氣流從而進(jìn)一步提高了織物的保暖性能。3#與6#蜂窩結(jié)構(gòu)仿生織物的浮線區(qū)域較波浪結(jié)構(gòu)仿生織物大，浮線組織較蓬松使織物變厚，因而3#與6#蜂窩結(jié)構(gòu)仿生織物保暖性優(yōu)于1#與4#波浪結(jié)構(gòu)仿生織物，但2種結(jié)構(gòu)保暖性差別較小，是由于波浪結(jié)構(gòu)織物的凹凸波浪層可增加空氣含量，一定程度上提高了面料的保暖性能。

此外，A組1#、2#、3#織物的保暖性分別較B組同一結(jié)構(gòu)的4#、5#、6#織物的保暖性要好，可見Dryarn?聚丙烯織物較滌綸織物有更好的保暖性。

3.4 仿生織物透氣性分析

仿生織物的透氣率測(cè)試結(jié)果如圖6所示。

圖6 仿生織物透氣性測(cè)試結(jié)果Fig.6 Test results of biomimetic fabric air permeability

由圖6可知，仿生織物的透氣性能由大到小排序?yàn)?#、4#、3#、1#、6#、5#。通常情況下，針織物的厚度越小，透氣性越好，織物厚度增加，則透氣性下降。根據(jù)表1中織物結(jié)構(gòu)參數(shù)和透氣率測(cè)試結(jié)果可知，A組2#織物的厚度最大，但透氣性卻最好，B組的5#織物厚度最大，透氣性能最好，說明2#與5#蝶翅結(jié)構(gòu)仿生織物由于表面有孔洞，織物內(nèi)部空氣流動(dòng)性增強(qiáng)，因而表現(xiàn)出良好的透氣性能；3#與6#蜂窩結(jié)構(gòu)仿生織物厚度較波浪結(jié)構(gòu)仿生織物大，但由于其浮線更多，浮線組織紗線間孔隙率較緯平針組織大，因而3#與6#蜂窩結(jié)構(gòu)仿生織物透氣性能分別優(yōu)于1#與4#波浪結(jié)構(gòu)仿生織物。分別對(duì)比A、B組同一組織結(jié)構(gòu)透氣率可看出，Dryarn?聚丙烯織物較滌綸織物有更好的透氣性。

3.5 仿生織物透濕性分析

織物透濕性指人體散熱發(fā)汗時(shí)維持人體與織物微環(huán)境適宜的能力。仿生織物透濕性能結(jié)果見圖7。

圖7 仿生織物透濕率測(cè)試結(jié)果Fig.7 Test results of biomimetic fabric moisture permeability

由圖7仿生織物的透濕性能排序?yàn)?#、6#、1#、4#、2#、5#，分別對(duì)比A組1#、2#、3#織物與B組4#、5#、6#織物，在織物材料及紗線規(guī)格相同情況下，織物的組織結(jié)構(gòu)會(huì)影響織物的透濕性能。3#與6#的蜂窩結(jié)構(gòu)仿生織物的透濕性優(yōu)于1#與4#的波浪結(jié)構(gòu)仿生織物，是由于蜂窩結(jié)構(gòu)仿生織物中浮線組織區(qū)域較多，為織物提供更大的吸濕面積,也有利于提高織物的透濕性能。而2#與5#的蝶翅仿生織物的浮線區(qū)域雖多于波浪結(jié)構(gòu)仿生織物，但由于蝶翅結(jié)構(gòu)仿生織物凹陷孔洞形成的中空通道在織物里層有褶皺，阻礙了濕氣傳導(dǎo)，因此其透濕性能相對(duì)較差。此外，同一種組織結(jié)構(gòu)下的仿生織物，Dryarn?聚丙烯織物透濕性能優(yōu)于滌綸織物，是由于纖維的高表面張力，有利于織物表面的濕氣傳導(dǎo)和汗液蒸發(fā)。

3.6 仿生織物導(dǎo)濕排汗性能分析

利用液態(tài)水分管理儀可有效測(cè)量織物的動(dòng)態(tài)水分傳遞性能，可獲得上層浸濕時(shí)間(WTT)、底層浸濕時(shí)間(WTB)、上層吸收速率(ART，單位為%/s)、底層吸收速率(ARB)、上層最大浸濕半(MWRT)、底層最大浸濕半徑 (MWRB)、上層擴(kuò)散速度(SST)、底層擴(kuò)散速度(SSB)、單向傳遞指數(shù)(R)、液態(tài)水動(dòng)態(tài)傳遞綜合指數(shù)(OMMC)等相關(guān)指標(biāo)。測(cè)試結(jié)果如表3所示。

表3 織物液態(tài)水分管理測(cè)試結(jié)果Tab.3 Test results of fabric moisture management

由表3可知，在織物上層滴水后測(cè)試的120 s內(nèi)，織物累計(jì)單向傳輸指數(shù)R由大到小排序?yàn)椋?#、1#、3#、4#、5#、6#。其中B組的4#、5#、6#滌綸仿生織物的底層吸水速率和底層最大浸潤(rùn)半徑為0，織物的單向傳輸指數(shù)小，證明在測(cè)試的120 s內(nèi)，液態(tài)水不能從面料的傳導(dǎo)層(上層接觸皮膚面)有效傳遞到吸收層(底層接觸空氣面),滌綸仿生織物的導(dǎo)濕排汗性能較差。A組的1#、2#、3#Dryarn?聚丙烯織物的導(dǎo)濕排汗性能整體優(yōu)于滌綸織物，2#織物的單向傳遞指數(shù)R最大，導(dǎo)濕排汗性能最好，說明2#蝶翅結(jié)構(gòu)仿生織物表層間隔排列的有開口的凹陷孔洞，與其在里層相互串通形成的由中空通道可形成導(dǎo)濕排汗系統(tǒng)。中空通道由浮線組織和緯平針組織交替構(gòu)成，與人體皮膚間接觸，可加快汗液的傳導(dǎo)與蒸發(fā)。

3.7 仿生織物熱濕舒適性能綜合評(píng)價(jià)

單一指標(biāo)對(duì)織物熱濕舒適性的評(píng)價(jià)不夠全面，因此采用能對(duì)多個(gè)相關(guān)因素作全面評(píng)判的模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法，分析織物的綜合熱濕舒適性能[12]。

1)建立因素集合U。

(1)

式中,U1～U6因子分別代表織物的熱阻、傳熱系數(shù)、克羅值、透氣率、透濕率、單向傳遞指數(shù)。

2)建立評(píng)論集V。

(2)

式中,V1～V6分別代表織物熱濕舒適性能優(yōu)良等級(jí)，分別為：優(yōu)、較優(yōu)、良好、良、較差、差。

3)輸入原本數(shù)據(jù)得出矩陣X，見式(3)，矩陣元素從上到下依次為織物熱阻、傳熱系數(shù)、克羅值、透氣率、透濕率、單向傳遞指數(shù)，從左到右依次為編號(hào)1#～6#的織物。

(3)

4)傳熱系數(shù)越小織物保暖性越好，其他因素值越大表征其對(duì)應(yīng)性能越好，對(duì)原本數(shù)據(jù)作極差標(biāo)準(zhǔn)化處理后得到評(píng)判矩陣R，見式(4)。其中越大越優(yōu)型指標(biāo)見式(5)，越小越優(yōu)型見式(6)，式中Xij指矩陣X的元素，Ximax、Ximin指某行元素中的最大值與最小值。

(4)

(5)

(6)

5)針對(duì)冬季運(yùn)動(dòng)特征，根據(jù)測(cè)試的幾項(xiàng)基本性能進(jìn)行問卷調(diào)查。調(diào)查結(jié)果顯示：大眾對(duì)冬季運(yùn)動(dòng)面料的熱濕性能看重程度表現(xiàn)為：保暖性>液態(tài)水分傳遞性能>透氣性>透濕性。本文通過主觀附權(quán)法進(jìn)一步確定織物的熱阻、傳熱系數(shù)、克羅值、透氣率、透濕率、單向傳遞指數(shù)的權(quán)重，通過查閱文獻(xiàn)和綜合專家意見，得出權(quán)重系數(shù)集A。

(7)

6)通過加權(quán)平均型評(píng)判函數(shù)，得到綜合評(píng)判集B=A·R=(0.424 1, 0.962 2, 0.531 7, 0.057 3,

0.451 4, 0.207 5)

根據(jù)綜合評(píng)判結(jié)果，織物熱濕舒適性能的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果排序?yàn)? 2#、3#、5#、1#、6#、4#。6種仿生針織物中，A組以Dryarn?紗線為面紗的2#蝶翅結(jié)構(gòu)仿生織物熱濕舒適性能最好，B組以滌綸紗線為面紗的5#蝶翅結(jié)構(gòu)仿生織物的熱濕舒適性能不僅優(yōu)于同組的4#和6#仿生織物，還優(yōu)于A組的1#仿生織物地，表明蝶翅結(jié)構(gòu)能較大程度地提高織物的熱濕舒適性。原因是：其織物表面的若干凹陷孔洞與孔洞在織物里層形成的中空通道構(gòu)成了保暖排汗系統(tǒng)，中空通道由緯平針組織和浮線組織交替構(gòu)成，且與人體皮膚接觸后能形成一定的間隔性空間層，從而可以儲(chǔ)存較多靜止空氣以增加織物保暖性能的同時(shí)又可以在人體出汗時(shí)加快汗液排出與蒸發(fā)，幫助人體皮膚表面保持良好的舒適性。該組織結(jié)構(gòu)結(jié)合具有特殊保暖性和排汗性能的Dryarn?聚丙烯紗線，能更大程度地發(fā)揮紗線與結(jié)構(gòu)的功能優(yōu)越性。

4 結(jié) 論

本文研究了3類蝴蝶鱗片的非光滑表面結(jié)構(gòu)，基于SolidWorks軟件構(gòu)建其幾何結(jié)構(gòu)三維模型，根據(jù)模型特征設(shè)計(jì)開發(fā)了6種仿生結(jié)構(gòu)針織物，并研究和評(píng)價(jià)其熱濕舒適性能,得出以下結(jié)論。

1)本文開發(fā)的6種仿蝴蝶鱗片結(jié)構(gòu)針織物保溫率均超過45%，同時(shí)透氣性能良好，可在普通單面電子針織提花圓機(jī)上織造，織造工藝簡(jiǎn)潔高效，有效克服了傳統(tǒng)保暖織物厚重悶熱及織造復(fù)雜的問題，適宜用于冬季保暖針織內(nèi)衣。

2)織物組織結(jié)構(gòu)會(huì)影響織物熱濕性能。本文結(jié)合自然界蝴蝶鱗片結(jié)構(gòu)特征開發(fā)的新型仿生針織物，為功能紡織品開發(fā)提供了新的思路與參考。其中以雙股70 dtex (72 f)Dryarn?聚丙烯紗線作面紗，50 dtex Dryarn?聚丙烯紗線包覆17 dtex氨綸作地紗開發(fā)的蝶翅結(jié)構(gòu)仿生織物在冬季運(yùn)動(dòng)條件下熱濕舒適性能最好，適宜用于冬季針織運(yùn)動(dòng)服。

3)使用不同紗線組合織造蝴蝶鱗片仿生織物，其熱濕性能呈現(xiàn)一定差異，本文開發(fā)的3類蝴蝶鱗片仿生織物組織與功能紗線組合后，能進(jìn)一步發(fā)揮其結(jié)構(gòu)優(yōu)越性，提高織物整體舒適性能。