微纳米纺织品与检测：习题

1、一、微纳米纺织品问题：1.名词解释：(1)纳米材料: 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围（1100 nm）或由它们作为基本单元构成的宏观材料。纳米材料可以是晶体或准晶体或非晶体。纳米材料的基本单元或组成单元可由原子团簇、纳米微粒、纳米线或纳米膜组成。纳米材料可以是金属材料，也可以是无机非金属材料和高分子材料。 (2)纳米科技: 在纳米尺度（1-100纳米）上研究物质（包括原子、分子的操纵）的特性和相互作用，以及如何利用这些特性和相互作用的具有多学科交叉性质的科学和技术。2.填空题（1）纳米科技的研究内容主要包括_纳米材料_ ，_纳米器件_ ， _纳米尺度的检测_ ， _纳米尺度

2、的表征_。（2）纳米材料是_纳米科技_的主要基础，它和_纳米电子学_、_纳米材料学_、_纳米生物学_、_纳米机械学_等组成纳米科技最基本的内容，显示出丰富的层次与学科交叉特征。3.解答题（1） 微纳米材料的特性有哪些？a.小尺寸效应：特殊的光学性质：当纳米颗粒尺寸小到一定程度时具有很强的吸光性；所有的金属在超微颗粒状态都呈现为黑色；尺寸越小，颜色愈黑，银白色的铂（白金）变成铂黑，金属铬变成铬黑；纳米材料可以作为高效率的光热、光电等转换材料，可以高效率地将太阳能转变为热能、电能。特殊的热学性质：大尺寸固态物质的熔点是固定的，在其被超细化后熔点将显著降低，当颗粒小于10纳米是尤为显著。特殊的磁学性

3、质：利用超顺磁性，已将磁性超微颗粒制成用途广泛的磁性液体，用于电声器件、阻尼器件、旋转密封、润滑、磁性传感器、选矿等领域特殊的力学性质：由于纳米材料粒度非常微小,具有良好的表面效应；陶瓷材料在通常情况下呈脆性，陶瓷茶壶一摔就碎，然而由纳米超微颗粒压制成的纳米陶瓷材料，竟然可以象弹簧一样具有良好的韧性。 特殊的电学性质：在金属颗粒的两端加上合适电压时，金属颗粒导电；而电压不合适时金属颗粒不导电。b.表面与界面效应: 纳米材料的表面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后所引起的性质变化。c.量子尺寸效应: 量子尺寸效应的最直接结果表现在，当在金属颗粒的两端加上电压不合适

4、时就不导电。d.量子隧道效应: 纳米材料中的粒子所具有的穿过势垒的能力叫隧道效应（2） 微纳米材料的应用方向主要有哪些？a. 在催化方面的应用: 纳米粒子第四代催化剂. 金属纳米催化剂：贵金属（Pt、Ag）和非贵金属（Ni、Fe） b. 在涂料方面的应用: 在涂料中加入纳米材料（如纳米TiO2、SiO2和ZnO等）颗粒，可进一步提高其防护能力，实现防紫外线照射、耐大气侵害、抗降解、变色等功能；将纳米抗菌粉用于涂料中制得纳米杀菌涂料，用于涂覆建材产品，如卫生洁具、室内空间、用具、医院手术间和病房的墙面、地面等，可起到杀菌、保洁作用；c.在传感器中的应用：纳米传感器具有庞大的界面, 提供大量物质通

5、道,导通电阻很小,有利于传感器向微型化发展二、静电纺名词解释纳米纤维同轴结构：是指具有轴向双层或多层结构（结构各部的理论基准轴线在同一根轴线上） 填空1. 静电纺装置主要分为高压电源、注射泵、喷丝装置和接收装置四个部分。2. 静电纺影响因素分为施加的电场强度、电纺流体的流动速率、喷丝头与收集板之间的距离三类。问答题1、什么叫纳米纤维？静电纺原理是什么？广义的纳米纤维指只要纤维中包含有纳米结构，而且又赋予了新的物性。则可以划入纳米纤维的范畴。狭义的纳米纤维指直径为纳米尺寸范围，即定义为直径为1-100nm的纤维。在静电纺纺丝过程分为两个阶段：第1 阶段是有序稳定喷射阶段，第2 阶段是螺旋劈裂阶段

6、。在纺丝过程中喷嘴处的溶剂在电场力作用下形成稳定的泰勒锥，当电压超过临界值足以克服液滴的表面张力时，射流形成，在接收板和喷嘴之间，伴随着溶剂的挥发、射流的拉伸和固化，最终纳米纤维收集到收集装置上 三、光催化技术（一）名词解释1.光催化: 光催化是指半导体材料在光照射下，通过把光能转化为化学能，促进有机物降解和金属离子还原等过程2.光催化材料原理: 半导体粒子含有能带结构，通常情况下是由一个充满电子的低能价带和一个空的高能导带构成，它们之间由禁带分开。当用能量等于或大于禁带宽度的光照射半导体时，其价带上的电子被激发，越过禁带进入导带，同时在价带上产生相应的空穴。（二）填空题1.光催化反应有两大类

7、型，一是上坡反应，可以把光能转化成化学能，如光的水解，但因转化率太低，离实际应用还较远。另一类是下坡反应，这类反应是处理废气、废水和固体有机废弃物、改善环境的一种行之有效的方法。2.TiO2光催化材料具有很多优越性，其特点是：不发生光腐蚀；耐酸碱性好；化学性质稳定；对生物无毒性；来源丰富；能隙较大，光生空穴的电位为3.2eV，有很强的氧化性。（三）问答题1.简述半导体TiO2光催化氧化反应机理并用图示表示，写出相应的反应方程式。 当TiO2被能量大于其禁带宽度的光照射时，光激发电子跃迁到导带，形成导带电子(e-)，同时在价带留下空穴(h+)。由于半导体能带的不连续性，电子和空穴的寿命较长，他们

8、能够在电场作用下或通过扩散的方式运动，与吸附在TiO2粒子表面上的物质发生氧化还原反应。空穴能够同时吸附在TiO2粒子表面的OH-或H2O发生作用生成OH。 OH是一种活性很高的粒子，能够无选择的氧化多种有机物并使之矿化，通常认为是光催化反应体系中主要的氧化剂。光生电子也能够与O2发生作用生成HO2和O2-等活性氧类，这些活性氧自由基也能参与氧化还原反应。四、服用功能纺织品（一）简答题1. 织物的保暖性能有哪些指标可以衡量，其中导热系数和克罗值之间的关系是怎样的？（1） 保温率：无试样时的散热量和有试样时的散热量之差与无试样时的散热量之比的百分率。 式中：Q - 保温率，% Q1 - 无试样散

9、热量，W/ Q2 - 有试样散热量， W/ （2） 传热系数（导热系数）K ：纺织品表面温差为1时， 通过单位面积的热流量，单位为W/m2. （3） 克罗值 CLO： （指服装的隔热性能） 1CLO： 在室温为21 ，相对湿度50%以下，气流为0.01m/s（无风）的条件下，试穿者静坐不动其基础代谢为58.15 W/m2 (50kcal/m2.h)感觉舒适（体表平均温度为33时），此时所穿衣服的隔热值为1克罗值。 1CLO 热阻 = 0.155 （ .m2/W） 2. 人体散热都有哪些方式，哪些与人体和环境的温度差有关？显热散热方式（热传导、热对流、热辐射）和潜热散热方式（汗液蒸发）3. 简述

10、织物防水性能的各种测试方法。（1） 织物表面抗湿性测定。将测湿试样装在试样框夹上，安装于与水平成45度角的固定的底座上，用规定的250毫升蒸馏水或去离子水(温度为202或272)，迅速而平稳地注入漏斗中，通过与试样中心规定距离的喷头在2530秒内，朝试样中心平均而持续不断地喷淋。喷淋完毕，将试样框夹取下，轻轻地拍打两下，然后与评级样和评级标准文字评定级别。其中：1级受淋表面全部润湿；2级受淋表面有一半润湿，通常指小块不连接的润湿面积的总和。3级受淋表面仅有不连接的小面积润湿；4级受淋表面没有润湿，但在表面沾有水珠。5级受淋表面没有润湿，在表面也未沾小水珠。（2） 淋雨试验。在实验室中模拟自然降

11、雨条件下，测定试样抗淋雨性能的一种测定法。 这种测定法在某些地区已有采用，其中较为著名的有AATCC35-1978，而Bundersmann淋雨测定法， 在联邦德国和英国应用较多。 （3） 吊水性试验。吊水法又称水兜法试验。它是将试样折成方兜后，存放在60的水中，观察耐渗透的水柱高度，并将其作为衡量标准。目前尚属各工厂内部考核特种用途的拒水或防水织物时的测定方法。 （4） 耐静水压测试4. 织物阻燃性能的主要测试方法有哪些？测量的指标是什么？垂直法、倾斜法、水平法指标：织物的燃烧速率；测定样品的氧指数5. 评价织物过滤性能的指标主要有哪些？（1）过滤效率 ：过滤效率值是指过滤材料对某尺寸以上颗

12、粒被滤除的效率，即过滤材料捕集粉尘的量与未过滤空气中的粉尘量之比。可以计数也可以计重。 （2）阻力压降 ：阻力压降直接影响过滤材料成品的流量阻力。国际上测定阻力压降指标的方法多种多样,但基本的方式是相同的,即一定流量的清洁气体通过一定面积滤材时的阻力大小。不同之处是:有的规定阻力值,测定流量大小;有的规定流量值,测定阻力大小;规定值或通过滤材的面积也有不同。 （3）容尘量 ：容尘量是指滤材能接受污物的最大限量。采用称重法测定使用的标准粉末重量,液体过滤和气体过滤的测试方法大体相同。 （4）使用寿命 （二）名词解释：1.导热系数：纺织品表面温差为1时， 通过单位面积的热流量，单位为W/m2. 2

13、.保温率：无试样时的散热量和有试样时的散热量之差与无试样时的散热量之比的百分率。3.克罗值：（指服装的隔热性能） 1CLO： 在室温为21 ，相对湿度50%以下，气流为0.01m/s（无风）的条件下，试穿者静坐不动其基础代谢为58.15 W/m2 (50kcal/m2.h)感觉舒适（体表平均温度为33时），此时所穿衣服的隔热值为1克罗值4.热阻、湿阻：热阻：反映阻止热量传递的能力的综合参量。在传热学的工程应用中，为了满足生产工艺的要求，有时通过减小热阻以加强传热；而有时则通过增大热阻以抑制热量的传递。湿阻：试样两面的水蒸气压力差与垂直通过试样的单位面积蒸发热流量之比5.阻燃剂：能使易燃物质燃烧

14、减慢、终止或难以燃烧的物质 6.极限氧指数：极限氧指数是指聚合物在氧和氮混合气体中当刚能支撑其燃烧时氧的体积分数浓度。是表征材料燃烧行为的指数。极限氧指数可以用燃烛试验测定，将一个聚合物棒在特定条件下向下燃烧进行测定。通常认为极限氧指数为22时，该物质可以在空气中燃烧。7.UPF：皮肤无防护时计算出的紫外线辐射平均效应与皮肤有织物防护时计算出的紫外线辐射平均效应的比值8.过滤效率：过滤效率值是指过滤材料对某尺寸以上颗粒被滤除的效率，即过滤材料捕集粉尘的量与未过滤空气中的粉尘量之比。可以计数也可以计重。 9.阻力压降：阻力压降直接影响过滤材料成品的流量阻力。10.容尘量：容尘量是指滤材能接受污物

15、的最大限量。五、 纳米颗粒的制备（一）填空1、 蒸发法主要分为-电阻加热-、-等离子喷射加热-、-高频感应加热-、-电子束加热-、-激光加热-。2、 冷冻干燥中，常用的制备剂有-液氮、干冰一丙酮-。（二）名词解释1、 纳米微粒：纳米微粒，也叫超细微粒，是线度在1-100nm范围的小颗粒，可以是非晶体、微晶聚合体或微单晶，肉眼和常用显微镜是看不到的。2、 等离子体：物质存在的第四种状态，有大量的电子、正离子、负离子、激发态的原子和分子，基态的原子和分子以及光子组成的准中性气体，具有很高的活性。（三） 问答题纳米微粒的制备方法主要有哪几种？气相蒸发法原理：在高真空室中冲入低压的纯净惰性气体或反应气

16、体，预蒸发的物质置于坩埚，通过加热装置逐渐加热蒸发，产生原物质烟雾。由于惰性气体的对流，烟雾向上移动（与反应气体发生化学反应）并接近充液氮的冷却棒（77K）。在蒸发过程中原物质原子与惰性气体碰撞损失能量冷却，造成局域的过饱和，形成均匀的成核过程，然后形成原子簇，长大成纳米粒子。收集。六、抗菌名词解释：1.共混纺丝法：共混纺丝法是将抗菌剂和分散剂等助剂与纤维基体树脂混合, 通过熔融纺丝生产抗菌纤维。采用该法时, 抗菌剂要经过与基体树脂熔融混合、纺丝、拉伸等工序, 制备抗菌纤维。因此要求抗菌剂的耐温性能好, 粒径足够小。 2.金属离子接触反应机理：这是无机抗菌剂最普遍的抗菌作用机理。金属离子带有正

17、电荷, 当微量金属离子接触到微生物的细胞膜时, 与带负电荷的细胞膜发生库仑吸引, 金属离子穿透细胞膜进入细菌内与细菌体内蛋白质上的巯基、氨基等发生反应, 该蛋白质活性中心被破坏, 造成微生物死亡或丧失分裂增殖能力。金属离子杀灭和抑制细菌的活性按以下顺序递减： Ag+Hg2+Cu2+Cd2+Cr3+Ni2+Pb2+Co2+Zn2+Fe2+。简答题：1. 简述目前用于纺织品的抗菌剂种类以及要求。抗菌剂的分类 按抗菌剂的结构来分类，可分为有机、无机和生物抗菌剂三类。 有机抗菌剂主要包括有机酸、酯、醇、酚类物质。 有机季铵盐类、有机卤素化合物类，因在使用过程中受到使用温度的限制，同时还存在耐水解性、杀

18、菌时效、耐紫外线稳定性和材料相容性等一系列问题。 纺织品用抗菌剂必须满足以下要求： 高效抗菌：一般纤维及织物中要求, 当抗菌剂的含量低于0.5%时, 仍然要确保纤维及织物具有明显的杀灭和抑制微生物的效果。 广谱：即对包括细菌、霉菌、放线菌、病毒和酵母菌等多种微生物, 以及同种微生物、不同菌株都具有抑制或杀灭作用。 安全性高：要求抗菌剂本身毒性低、无皮肤刺激性和过敏性, 不会对使用者造成任何不良影响, 并对环境友好, 即使用过程中和使用之后尽量不污染环境。 相容性好：要求抗菌剂与纤维或纺织品之间具有良好的相容性, 使用过程中不会因过度迁移而影响抗菌效果的持久性。 抗菌剂的加入对纤维及纺织品的常规

19、性能无不良影响, 并在储存和使用过程中具有良好的稳定性, 不引起纺织品变色、变性等问题。 经济：以利于降低生产成本。七、拒水名词解释：1. 纺织品的拒水（疏水）整理 纺织品的拒水（疏水）整理是将具有疏水性基团的化合物沉积在纤维表面， 或使疏水基与反应性基并存的化合物与纤维表面反应， 使织物仍保留微细孔隙， 即仅仅降低织物表面( 自由 ) 能 。拒水( 疏水) 整理仅是化学改性， 降低织物表面能从而对水进行阻挡。超疏水整理则是织物经物理化学紧密结合的处理， 既构筑纳米级粗糙化的织物表面， 又赋予外层低表面能 。2. 3. 杨氏方程简答题：1. 简述固体表面润湿性能的影响因素，如何制备超疏水表面？固体表面的润湿性能由化学组成和