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防护服高效冷却与湿度控制装置

成果类型:: 新技术

发布时间: 2022-08-12 11:30:15

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:“科创中国”智能技术体系化应用专业科技服务团| 毕光元 | 2022-11-07 16:53:44
针对目前新冠肺炎疫情防控过程中医护人员所着防护服存在内部高温、防护镜结雾等问题 ,国家和北京市疫情防控对高性能防护服提出了迫切需求。高性能防护服能在满足医用防护要求的同时,调节医护人员的热湿舒适度,解决防镜结雾问题,显著提高医护人员在高温环境下的工作效率,是解决常规防护服实际问题的有效手段。 本项目基于北航太阳能及特种环境控制实验室已完成的“ 军用个体冷却装置”,该装置采用微型蒸汽压缩制冷机和液冷背心相结合,能在高温高湿等特殊军事环境下对人体进行高效散热冷却,有效提高人员在高热环境的工作效率和战斗力,已批量用于直升机、空军地勤、海军人员等,国内首创、彻底解决了部队在人体冷却领域的长期难题,该技术于2015年获得国防技术发明二等奖,相关研究成果已申请国家发明专利。将该技术用于防护服内人员降温,可有效解决高温环境下工作人员穿着防护面临的身体散热和温控难题,降低工作人员工作强度、延长工作时间、改善体感舒适度。
本项目研制的多功能高效个体冷却和湿度控制装置 ,由多个部件构成,同时各个部件间采用了不同的实施形式和装置搭配,可以满足不同医院的实际使用要求 。带个体冷却的防护服,通过快速插拔接头将外部便携式冷源和内部液冷服连接,防护服采用外套形式便于脱去和更换 。其内置了可更换和重复利用的硅胶吸湿材料,能有效解决医护人员的高湿不舒适感和防护镜起雾问题 。此外,还可配装带有相变储冷背心的液冷 防护服。液冷服防护和带有相变储冷背心的防护服分别适用于以下两种情况: A、工作地点相对固定的医护人员,可穿着通过快速接头和伸缩水管连接外部微型移动式消毒制冷一体机的个体冷却防护 服,通过冷水的不断循环,带走人体产生热量,满足在一定活动区内长时间的制冷需求。 B、工作地点需移动的医护人员,可穿着带相变储冷 的液冷防护服 ,防护服内置的相变材料可满足没有冷源时单次独立工0.5-1小时,之后可通过快速接头连移动式制冷装置重新蓄或及时更换相变材料盒(冰袋 ),这样可以满足长时间 、多地点 、多地点工作的需求 。

本产品具有选择性光学控制和灯芯蒸发之间的协同作用。材料(聚合物和无机颗粒)的光学特性和微纳米结构使分层超织物显示出强烈的阳光反射率(在 0.3-0.76 μm 波长范围内为 99.16%,在 0.76-2.5 μm 波长范围内为 88.60%)和选择性红外发射率(在 8-13 μm 波长范围内为 78.13%),而两层之间的润湿性梯度使汗液能够从 CA/Al2O3/HPX 层传输到 PA6/SiO2/HPX 层以实现超快蒸发。实验结果表明,与传统纺织品相比,用分层超织物覆盖模拟皮肤可防止过热约 16.6°C,值得注意的是,湿度管理将冷却性能提高约8.2°C。还展示了分层超织物在防护服中的应用。结果表明,分层超织物显示出在个人热管理应用方面的巨大潜力。

北航工研院相关研发团队, 已获得授权国家发明专利15项(实际转化应用 6项)

复合微纤维针织的多层超织物,其中 500μm的氧化钛-聚乳酸机织织物与聚四氟乙烯层层压在一起,可以使棉覆盖的人体冷却约4.8°C。然而,由于使用疏水性材料及其厚度的影响,尖端的被动辐射冷却织物缺乏水分管理能力,导致皮肤不适和出汗时冷却不及时。首先,皮肤上残留的盐分和织物-皮肤粘附摩擦力给人一种非常不舒服的感觉。其次,由于水的比热容和密度比空气大,皮肤上残留的汗液过多会储存热量,并可能对被动辐射降温织物的热舒适性和降温性能产生负面影响。因此,需要开发用于被动冷却织物的吸湿排汗能力,以进一步提高湿热管理能力和冷却效率。在这里,作者报告了一种吸湿排汗被动辐射冷却分层超织物,用于生活中的各个方面。

本产品可以技术合作,技术开发,技术转让等方式进行合作