Mispo - 保暖主题微课堂

在日常生活中，人们通过皮肤的冷暖感觉来判断周围环境温度是否舒适，评价所着服装的热舒适性。人们习惯通过手触摸织物的冷暖感觉判断织物的热舒适性能，手指皮肤的感觉会影响人们购买贴身服装的决定。

接触织物的冷暖感，不仅取决于织物的热学属性和皮肤温度，还与织物温度，两者接触实际面积等因素有关。

织物的热导性能依赖于多种因素，主要包括：纤维成分、空气含量、纱线和织物结构、含湿量等。姚穆院士根据物理传热学、皮肤感温生理学、感觉判断心理学三个方面讨论了织物接触冷暖感，阐明了判断的产生需要经历的阶段有：

       1. 热学传导

       2. 感温神经末梢的生理刺激与信息传递

       3.大脑的心理判断及知觉产生等

从物理学的角度分析，温差和热导率是决定织物与皮肤接触瞬间的冷暖感判断的主要因素；

从皮肤感温生理学来看，皮下温度感受器的辨别阈值是最主要的影响因素；

从感觉判断心理学角度，在关注接触冷暖感觉判断时，还需要考虑视觉、听觉等其它感知觉的干扰。

虽然有很多影响因素并不相互独立，但皮下感受器的感觉辨别阈值和所接触织物的热学属性是影响冷暖感觉判断的主要因素。

比热容是单位质量的某种物质升高单位温度所需的热量。常见干燥空气，纺织纤维和水的比热容比例约为1：1.5：4.2。

姚穆院士通过比较羊毛织物、涤纶织物、羊毛和涤纶混纺织物的热阻(RCT)时发现，纤维成分对织物热阻的影响不大，而织物的热物理参数主要由织物的组成及其内部结构决定。织物的组成成分中主要有空气、纤维、水份等。实验表明，虽然不同织物的主要成分的导热率绝对值不尽相同，但是其中静止的干空气、羊毛、棉、涤纶和水的热导率之比都约为1：9：10：11：20。

这就决定了水份含量在织物导热率中的权重相对纤维含量较大。施楣梧等对立绒织物两面的热阻进行过详细的研究，发现两面的热阻有非常明显的差别，沿绒面流入时的热阻远远大于在光面上流入时的热阻，那么接触绒面时接触热阻较大，即热导率低。

诸多学者设计了相关仪器记录织物的接触冷暖感觉，描述织物接触冷暖感觉判断基于人体皮肤流向织物的最大热流量。其中日本Kawabata开发出的织物接触冷暖感仪器，通过温度变化，间接计算接触瞬间的热流量，一般在接触后两秒内出现最高热流量。王晓冬等设计织物冷暖感觉测试仪器，记录与织物接触热板的温度变化，并与人体穿着实践进行对比，对仪器进行标定。

这些测量仪器所得结果与日常生活还是相距较远，指导意义不明显。实验仪器定量表征织物的接触冷暖感觉，只是简单认为人体皮肤处于一个恒定温度的状态，且未结合人体皮肤的冷暖感觉阈值等因素，这是导致定量表征与现实结果无法准确匹配的重要原因。

不同导热率，表面结构等存在差异的织物，接触皮肤造成冷暖刺激差别能为人们所识别，但仅仅依靠织物的部分热学属性，忽略人体皮肤微循环应对冷暖刺激的响应，不可能准确评价织物接触冷暖感。

甘以明博士通过记录不同热学属性织物接触皮肤时，皮肤血流灌注和皮肤温度的变化，表征织物接触皮肤造成的冷暖刺激，探索不同织物热学属性对织物接触冷暖感的影响规律。

采用不同织物来刺激志愿者的前臂皮肤，同时监测志愿者前臂皮肤血流灌注和皮肤温度。

人是恒温动物，当受到外来冷暖刺激时，皮肤调节血流灌注来保持核心温度恒定，皮肤的自主调节功能造成皮下毛细血管中血流灌注的波动，客观地反映出皮肤受到的冷暖刺激。当受到局部冷刺激时，皮肤毛细血管收缩，导致血流量变小；反之，热刺激使皮肤毛细血管舒张，导致皮肤血流增大。

皮肤组织血流灌注采用激光多普勒方法间接监测

实验所用织物参数

实验在恒温恒湿室（温度20.5±1℃、相对湿度65±5%）进行

前臂皮肤未被织物覆盖时，热量很容易从皮肤表面散失到相对较冷的实验室环境中；覆盖织物后，织物与皮肤表面形成的界面中有一定量的静止空气，阻挡了皮肤散发到空气中的热量，从而使皮肤温度上升。但是皮肤表面血流量在第一分钟时，都呈现出明显的下降，与人的主观感受到来自21℃织物冷刺激一致。而相对于精纺毛织物试样，纯棉和涤棉混纺织物较轻薄，热容量较低。覆盖皮肤后，织物吸收热量较快达到饱和状态，使得皮肤表面集聚热量的初始速度明显高于精纺毛织物，也造成其接触后，皮肤温度上升速率较快。

毛和纯棉干纤维的热导率区别不大，约为水的热导率的二分之一（虽然各自实验所得到的绝对值不尽相同），因此回潮率的影响便不可忽略。两种纤维的热导率差别不大，而羊毛的回潮率（13%）明显大于棉织物的回潮率（8.5%），同时由于实验中采用的精纺毛织物试样较棉织物厚重，在与皮肤接触瞬间，主要由纤维接触热传导占主要作用，故精纺毛织物的接触冷感明显，且持续时间较长。

不同织物覆盖左前臂的初期，皮肤血流灌注都呈现下降趋势，随后血流灌注上升，而速率与持续时间方面，不同织物间存在明显差异。静止空气，纤维和水之间的热导率之比约为1：10：20，比热容之比约为1：1.5：4.2，这就决定了织物含水量对其接触冷暖感觉和保暖性的重要性。皮肤受到冷刺激与织物中水份、空气含量及其分布紧密相关。棉纤维吸湿能力约为涤纶纤维的20倍（公定回潮率：棉8.5%，涤纶0.4%），涤纶纤维的含湿量可忽略不计。不同织物覆盖到皮肤后，皮肤血流灌注在最初的1分钟内处均表现为下降。

相同表面结构的织物中，含湿量的不同是造成其接触冷暖感判断的主要原因。

织物中静止空气含量是影响织物保暖效果的主要因素。

1.纤维材料对织物接触热学属性主要反映在其吸湿性能的差异上

2.混纺织物中静止空气含量和含湿量是织物热学性质的重要决定因素

3.织物的表面结构也对接触冷暖感和保暖性产生影响

将对纯纺织物处于不同表面结构和不同含湿量进行具体分析。

当皮肤暴露在空气中时，与空气达成热平衡状态，而覆盖织物后这种状态将发生变化。当这种变化发生时，即织物覆盖皮肤时，皮肤散失到空气中的热量被阻滞，同时部分热量被覆盖的织物所吸收。当前者大于后者，被织物覆盖处的皮肤就容易感觉到温暖，反之则感觉到寒冷。织物覆盖的瞬间，其实质是两种热传导状态的转变，所以接触冷暖感觉与皮肤之前所处的状态关系密切。对于同种纤维的贴身织物，其表面结构对接触瞬间冷暖感觉的影响较大，即当织物表面含有更多静止空气时，接触瞬间的皮肤的温暖感觉会更强烈。

织物温度相同的情况下，在恒温恒湿的实验室里，织物的含湿量越小，对皮肤造成的冷刺激时间越短。

当含湿量不同的织物皮肤对实验室内空气的热量散发，造成接触初期明显的保暖效果。

皮肤温度的波动只能说明织物对前臂起到的保暖效果，应该采用皮肤血流灌注的变化才能反映出织物接触时皮肤的冷暖感觉。