红外辐射与纺织品.pdf

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书籍描述

内容简介
全书系统介绍了红外辐射、红外技术在纺织科研、功能纺织材料开发、生产设备更新方面的实际应用。
本书内容涉及基本原理、功能构成机制、生产工艺、性能评价等理论知识和技术探讨;关于材料介绍了远红外辐射材料、红外隐身涂料、单功能纺织材料和多功能复合纺织材料;产品涵盖常用产品、医疗用产品、产业用产品和军用产品;科研仪器包括红外光谱仪、红外辐射测试仪、红外图像仪和灰度测试仪、红外测试仪等。
本书可供纺织行业领导、企业主管以及从事纺织产品开发、生产、应用的工程技术人员和科研人员阅读参考;亦可作为纺织高等院校的教学参考书;还可供关心纺织行业发展、应用功能的研究人员、商贸人员和对纺织品感兴趣的人员阅读参考。

编辑推荐
《红外辐射与纺织品》是《21世纪纺织品新进展丛书》的一个分册,丛书另外两个分册为:《功能纺织品开发与应用》、《智能纺织品开发与应用》。

作者简介
姜怀,东华大学,原校长,教授。1930年10月生,江苏通州人。教授,上海纺织专科学校校长,东华大学退休校级干部。原国家教委全国高等学校设置评议委员会及全国高等专科教学改革评议咨询委员会委员。国家特殊津贴获得者。
历任上海市纺织工程学会常务理事、科普部部长、专家组副主任,获中国纺织工程学会先进工作者称号,上海市科协2001、2005年上海市科技节科普贡献奖和组织奖。担任上海市服饰学会常务理事、学术部部长,上海市服装行业协会常务理事和宣教部部长,2006年获上海国际时尚品牌博览会和上海服装行业协会“服装行业功勋人士”称号;上海市纺织博物馆咨询专家。

目录
第一章电磁波和热辐射
第一节时变电磁场与电磁波
一、电磁波在自由空间传播的普遍特性
二、电磁波的能量
三、时变电磁场遵循的基本方程
四、时变电磁波的波动方程
五、电磁波谱
第二节热辐射
一、与热辐射有关的几个物理量
二、物体在一定温度下的辐出度和辐照度
三、辐射能的反射吸收与透射
四、基尔霍夫定律
五、黑体辐射定律
六、实际物体的辐射和吸收
第三节太阳热辐射
一、太阳的辐射波谱
二、天文辐射
三、各种辐射能达到地球表面的量
参考文献
第二章红外辐射在纺织材料中的传播
第一节光在两介质分界面上的反射和折射
一、反射定律和折射定律
二、反射光、折射光与入射光振幅的位相关系
三、S波和P波的反射率和透射率
四、入射光是自然光时的情形
五、光波在两介质界面(n1和n2)上反射和折射的两种情况
第二节红外辐射在单层理想织物中的反射、透射和吸收行为
一、单层理想织物上、下界面上各个作用点上入射、反射、透射强度计算
二、单层理想织物的总反射、总透射和织物总吸收强度的计算
三、单层理想织物总反射、总透射和总吸收率的计算
第三节红外辐射在多层理想层压织物中的反射、透射和吸收行为
一、单层介质的光学行为
二、层压织物总反射、总透射和总吸收率的计算问题
第四节多层理想织物叠合时的反射、透射和吸收行为
一、两层织物之间的空气薄层中的内反射现象
二、m层叠合织物中各层织物的简化模型的建立
三、叠合织物的总反射,总透射和总吸收率的计算问题
第五节红外辐射在纺材中的反射、透射和吸收的实验研究
一、试样选择
二、红外辐射测试原理
三、红外辐射测试装置
四、红外辐射在纺织物表面反射的测试分析
五、红外辐射在织物透射的测试分析
六、红外辐射被织物吸收的测试
第六节单涂层膜的反射与透射
一、单涂层膜反射、透射的有关计算
二、红外伪装涂料在8~14μm波段的红外发射率
参考文献
第三章纺织纤维在太阳光红外线照射下的光学性质
第一节纺织纤维光学性质综述
一、光路与纤维的相互关系
二、纤维的折射率和高分子折射率估算
三、纤维的反射率和光子与固体介质的相互作用
四、纤维对光的吸收,散射和不透明性
第二节纺织纤维中反射光、折射光与入射光振幅、相位和能量的关系
一、s波的反射系数和透射系数
二、p波的反射系数和透射系数
三、相对折射率n和入射角θ,对rs、rp、rs、tp的影响
四、辐射能
五、入射波、反射波和折射波的能量关系
第三节纤维在太阳光照射下的光吸收、光致发光、光降解和光老化
一、纤维对光的吸收
二、纤维的光致发光现象
三、纤维的光降解
四、聚合物老化,防老化和稳定
第四节纤维分子结构及性能的红外光谱表征
一、红外光谱技术的一般概念
二、纤维结晶性的红外表征
三、纤维的二向色性及其红外表征
四、纤维表面结构与性质的红外表征
参考文献
第四章织物在太阳光和红外线照射下的光学性质
第一节织物光泽的综述
一、纺织品光泽的概念
二、影响织物光泽的因素
三、织物光泽的视觉评定
第二节织物光泽的测量和表示方法
一、二次元(或称二维)变角光度测试法
二、三次元(或称三维)变角光度测试法
三、试样回转测试法
四、偏振光测试法
五、显微光泽度方法
六、图像分析方法
七、白度法”
第三节织物变角光度曲线的测定和分析
一、织物变角光度曲线的测定方法与选用试样
二、颜色对变角光度曲线的影响
三、测试条件对变角光度曲线形状的影响
第四节织物的红外辐射特性
一、引言
二、织物红外线透过率的测试与分析
三、织物光谱发射率的测试与分析
第五节红外辐射下织物吸收升温规律
一、引言
二、织物有效辐射系数的测试
三、织物在红外辐照下和撤去红外源时的升温和降温规律
参考文献
第五章纳米远红外纺织材料的开发与应用
第一节冬服保暖材料的发展现状与前景
一、保暖材料应具备的条件
二、保暖材料发展的现状
三、保暖材料的发展前景
第二节远红外纺织材料开发的思路、途径和方法
一、人体—服装—环境系统各自的热辐射
二、远红外辐照下“人体—服装—环境”系统间的相互作用
第三节远红外材料的选择、结构性能、粉体和配比
一、红外材料的分类、特性与用途
二、远红外陶瓷材料的选择依据
三、常用远红外陶瓷材料的化学组成与性能
四、远红外纳米化后的特性
五、微纳米粉体技术
六、影响远红外材料性能的因素
七、纳米粉体应用中的问题与解决办法
第四节纳米远红外纤维制备
一、纳米远红外天然纤维的制备
二、纳远红外合成纤维的制备
三、纳米远红外纤维的产品性能和应用
第五节纳米远红外织物的制备
一、纳米远红外织物的涂层法
二、远红外织物的浸轧法
第六节医用保健纳米远红外纺织品的应用
一、纳米远红外纺织品的功能
二、纳米远红外纺织品在医用保健方面的应用
第七节远红外絮片的服用性能
一、远红外纤维絮片与普通保暖材料的对比试验
二、冬装舒适性人体功效学评价
参考文献
第六章辐射传热与服装穿着热舒适性的关系
第一节引言
一、服装穿着舒适性的内涵与评价方法
二、人一服装一环境系统的热交换和热舒适性概念
第二节人体与环境间的辐射热交换
一、人体与环境辐射热交换中的几个重要物理量
二、人在室内与壁面间的辐射换热
三、低温辐射时的环境平均温度的计算和估算
四、高温辐射时的环境平均温度的计算
第三节人与环境的热平衡与舒适方程式
一、描述人与环境间热交换的热平衡方程式
二、着装条件下的热舒适性问题
参考文献
第七章高温防护服装开发与运用
第一节概述“
一、高温防护服装的概念、性能要求和分类
二、高温防护服装的原理
三、国内外研究状况
第二节高温防护服装
一、高温防护服装基本要求
二、几种高温防护服装
第三节高温防护服装的加工技术
一、高温防护材料
二、高温防护服装的加工技术
第四节热防护纺织品性能的测试与评价
一、热防护性能的测试与评价
二、其他相关性能的测试与评价
参考文献
第八章红外及微波在纺织加工中的应用
第一节红外辐射器的构造及进展
一、燃气红外辐射器
二、电力红外辐射器
第二节含水纺材在红外辐射中的烘燥规律
一、含水纺材在红外辐射中的烘燥实践
二、含水纺材在红外辐射中的烘燥规律
三、含水纺材在红外中的温升规律
第三节红外辐射在纺织工业中的应用
一、红外加热技术的应用情况及原则
二、红外干燥在制丝工业中的应用
三、红外在浆纱干燥中的应用
四、红外在染色工艺上的应用
五、红外在后整理加工中的应用
六、红外在织物热定型上的应用
七、红外在毛巾纱烘燥上的应用
八、红外反射隔热织物的应用
九、红外技术应用中存在的问题
第四节微波在纺织加工中的应用
一、微波在淀粉变性上的应用
二、微波在筒子纱线中的应用
三、微波在麻业生产中的应用
四、微波在毛条工业中的应用
五、微波在前处理工业中的应用
六、微波在染色工业中的应用
七、微波在印花工业中的应用
八、微波在后整理加工中的应用
参考文献
第九章红外辐射在测试仪器中的应用
第一节红外光谱仪
一、红外光谱仪的发展
二、色散型红外光谱仪
三、傅里叶变换红外光谱仪
第二节红外光谱法实验技术
一、制样时要注意的问题
二、固体样品的制样方法
三、液体样品的制样方法
四、气体样品的制样方法
第三节红外光谱图的解析
一、红外光谱的特征区与指纹区
二、红外解析的三要素
三、红外光谱的解析步骤
四、例题分析
第四节红外吸收光谱的应用
一、定性分析
二、定量分析
三、红外光谱在纺织工业中的应用
四、红外光谱在聚合物结构研究中的应用
五、红外光谱在表面活性剂的分析中的应用
第五节红外探测器及其应用
一、红外探测器简介
二、热释电型红外探测器
三、集成温度传感器
四、红外测温仪在纺织中的应用
第六节红外成像仪及其应用
一、红外成像仪简介
二、红外成像仪被动式成像的原理与应用
三、在通风服个体调温效果测试评价中的应用
参考文献
第十章红外隐身等技术及其隐身材料
第一节隐身技术概述
一、隐身技术定义
二、隐身材料简介
第二节可见光隐身与隐身材料
一、可见光隐身原理和方法
二、伪装涂料
三、伪装遮障
第三节红外隐身与隐身材料
一、红外隐身原理和方法
二、红外隐身材料
第四节激光隐身、红外/激光隐身与隐身材料
一、激光与激光探测器
二、红外/激光隐身材料
第五节雷达隐身与隐身材料
一、微波雷达和激光雷达
二、雷达隐身技术与反隐身技术
三、雷达吸波隐身材料
四、雷达隐身吸波材料的现状与展望
参考文献

序言
工程中经常遇到的温度范围内,热辐射能量主要集中在波长0.1~1000μm,可分为紫外、可见光和红外波段。真空中,0.1~0.38μm为紫外波段,0.38~0.76μm为可见光波段,0.76~1000μm为红外波段。上述分界,并没有严格统一的规定。热辐射涵盖的波段范围比红外辐射更广。
热辐射是热量传输三种方式(热传导、热对流、热辐射)之一,属于热学研究的范畴。而紫外、可见光、红外波段作为电磁波的一部分,具有相同的光学性能,广泛用于遥测和通信领域,属于光学研究的范畴。近年来,随着工业发展,尤其在国防科技中出现很多伴随传热过程的信息传输问题,如红外目标特性、红外探测与遥感、红外成像制导、红外隐身等,需要将辐射传热过程与红外传输过程结合起来。这两种传输过程的计算原理、方法基本一样。因此,在本书中,对“热辐射”“红外辐射”“光辐射”将不再严格区分。
人类对红外技术的研究日益深入,在各行各业中的应用日益广泛。红外辐射与纺织科研、纺织材料研发的高新技术加工等密切相关(见序中所述)。20世纪90年代以来我国研发的远红外纤维、远红外保健产品和功能复合化的产品,其质量已经处于国际先进水平。
本书共十章。第一章简要介绍了时变电磁电场与电磁波,电磁波波动方程与电磁波谱,与热辐射有关的物理量及有关术语,黑体辐射定理,物体在一定温度下的辐出度和辐照度,实际物体的辐射与吸收,分析了太阳热辐射与天文辐射等内容。第二章讨论了红外辐射在纺织材料中的传播,红外辐射在单层和多层织物及理想织物中的反射、透射和吸收行为,多层理论织物叠合时的反射、透射和吸收行为,并导出一系列红外辐射传播的计算公式,并对红外辐射在纺织材料中传播进行了实验研究。第三章讨论了纺织纤维在太阳光和红外线照射下的光学性质,纤维的折射率和高分子折射率估算,纤维对光的吸收、散射和不透明性;纤维中反射光、折射光与入射光振幅、相位和能量的关系,纤维的光吸收、光致发光、光降解和光老化,纤维分子结构及性能的红外光谱表征。第四章讨论了织物在太阳光和红外光照射下的光学性质,织物光泽的概念,影响织物光泽的因素,论述了织物光泽的测量和表示方法,织物变角光度曲线的测定与分析,织物的红外辐射特性,织物有效辐射系数的测定,并论述了织物在红外辐射下和撤去红外源时的升温和降温规律。第五章讨论了纳米远红外材料的开发与应用,介绍了冬服保暖材料现状与发展前景,讨论了远红外纺织材料开发的思路、途径和方法,探讨了远红外材料的选择、结构性能、粉体技术,介绍了纳米远红外纤维、织物和医用保健纺织物的制备与应用,并对远红外絮的服用性能按人体功效学理论进行了对比分析和评价。第六章讨论了辐射传热与服装穿着舒适性的关系,阐述了服装穿着舒适性的内涵与评价方法,人服装环境系统的热交换和热舒适性的概念,探讨了人体与环境的辐射热交换,举例说明坐姿人在室内与壁面间的辐射换热与计算方法,推导出人与环境的热平衡与舒适方程,论述了着装条件下的热舒适问题,并通过热舒适线圈结合实例进行计算分析论证。第七章介绍了高温防护服的概念、原理、性能、分类及国内外研究状况。还阐述了几种高温防护服的功能与分类,重点介绍五种高温防护材料、三种无机耐高温纤维及五种热防护材料的研究进展。评述了高温防护服装的加工技术。最后说明了热防护纺织品的性能测试与评价。第八章讨论了红外及微波在纺织工业加工中的应用,介绍了红外辐射器的构造与进展,分析了含水纤维在红外辐射中的烘燥规律,介绍了红外加热技术在制丝、浆纱、染色、后整理加工、织物热定型、毛巾纱烘燥以及红外反射隔热织物上的应用,分析了红外技术应用中存在的问题,最后介绍了微波技术在纺织工业中的具体应用实例。第九章介绍和讨论了红外辐射测试仪器的应用,包括红外光谱仪色散型红外光谱仪、傅里叶变换红外光谱仪的结构与性能,系统介绍了红外光谱法实验技术,红外吸收光谱的具体应用实例,分析了热释电型探测器、集成温度传感器的类型、结构和典型应用实例,红外测温仪在纺织工业和科研中的实际应用,并讨论分析了红外成像仪工作原理、结构和性能要求,介绍了通风服个体调温效果测试评价中的应用实例。第十章介绍了隐身技术的基本知识、可见光隐身的原理和方法、伪装材料和伪装遮蔽及红外隐身的原理与方法、各类目标的红外辐射特征、红外探测、跟踪目标的最大距离,红外隐身的理论依据;红外隐身用热隐身涂料、低发射率薄膜和红外隐身复合材料,讨论分析了激光隐身、红外/激光隐身原理和材料,并对微波雷达和激光雷达的工作原理、作用距离方程式推算,激光雷达测距,雷达隐身技术与反隐身技术等作了详细介绍,并对雷达隐身材料吸波的物理机制及影响其吸波性能的因素进行讨论,最后简单介绍了雷达隐身吸波材料的现状和未来。
本书第一章由姜怀、胡守忠和周详撰写,第二章由姜怀、胡守忠、丁颖撰写,第三章由姜怀、孙熊、白燕、许颖琦撰写,第四章由姜怀、孙熊、夏蕾撰写,第五章由姜怀、万九龙、翁晨曦撰写,第六章由孙熊、姜怀、许颖琦撰写,第七章由胡守忠、辛三法撰写,第八章由王爱兵、杜卫平撰写,第九章由刘晓霞、姜怀、孙熊撰写,第十章由姜怀、林兰天撰写。全书由姜怀、孙熊统稿审定,并得到刘晓霞、丁颖、白燕、夏蕾、翁晨曦的协助。本书编撰过程中多蒙《上海化工》杂志主编、原上海工程技术大学校长、二级教授徐子成的精心指导以及协会的大力支持,并荣获上海工程技术大学学术著作出版专项资助,我们谨表敬意和谢忱。
由于笔者水平有限,科技发展日新月异,编撰中难免疏漏和不当,敬请读者和专家教授不吝指教。不胜感谢!

编著者
2016年4月

文摘
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