“金三发·当盛”杯获奖作品-智能体温监测防护服面料-守护疫情时代前线战士的健康与安全

在疫情时代，医务工作人员作为抗击疫情的最前线战士，面临着长时间穿戴防护服所带来的中暑风险。传统防护服由于强力较低且透气性差，在高温条件下容易导致使用者中暑，对健康构成潜在威胁。为了解决这一问题，我们设计了一款智能体温监测防护服面料。该面料利用静电纺丝技术将温度传感器嵌入闪蒸非织造布中，能够实时监测使用者的体温，并通过数字屏幕显示出来，提供全天候的健康保障。

这款智能防护服不仅提升了医护人员的安全工作体验，还适用于高温环境下的工作者，确保他们在极端条件下的健康和安全。

二、原料与技术

温度传感器：采用纳芯微高性能、高可靠性CMOS测温技术的NST112纳温度传感器，具备高输出精度（±0.1℃）、高线性度、低功耗以及高集成度等特性，无需额外电路即可实现高效测温功能。

硬件设计：电路设计采用简单有效的RC滤波器进行降噪，无需复杂外围电路即可完成测温任务。

软件设计：主控芯片选用STM32F103CBT6，通过IIC协议与传感器及OLED屏幕通信，实现实时测温和显示功能。软件部分包括传感器的读写操作程序，温度转换程序，以及OLED屏幕的命令和数据写入程序（图4）。最终在主函数中调用温度转换和屏幕显示函数，实现整体测温显示功能。

智能体温监测闪蒸非织造防护服面料结构及其制备工艺：利用电纺丝技术将传感器嵌入闪蒸非织造布中，使传感器更加稳定，同时阻止体液侵蚀。使用柔性电路连接显示屏，不影响面料的柔性和舒适性，确保电路在弯折或扭曲时不短路，延长传感器使用寿命。

三、性能特点

稳定性测试：在不同电压和温度下测量电流变化，结果显示日常工作时电流波动范围仅在5.5-5.9μA之间，关闭电路后电流变化保持在0.5μA以下，表明面料具有良好的稳定性，适合长期使用（图7）。

测温精度：测试表明，在25℃和37℃条件下，温度误差集中在0.01℃左右，体现了高精度和实用性（图8）。

灭菌适应性：测试分析表明，EO灭菌处理对面料强力无损伤且有小幅度提升，辐照灭菌处理后强力损失率约为10%，展现了面料用于重复使用的可能性（图9）。

性能对比：本款面料在强力、透湿、透气率等方面均优于进口闪蒸非织造面料，提高了穿着舒适性。

四、应用领域

医护人员防护：解决了长时间高温工作下普通防护服透气性差的问题，实时监测使用者体温，预防中暑，保护医护人员的身体健康。

高温工作场所：广泛应用于钢铁冶炼、玻璃制造、化工等行业，提供全方位的安全保护。

其他特殊领域：可用于野外探险、特种作业等领域，确保户外活动者的安全与舒适。

五、作品创新点

高阻隔性防护材料：基于超细纤维闪蒸非织造材料与静电纺丝纳米纤维PVA膜构建双层组织结构，赋予传感器和柔性电路高保护性，有效阻止病毒侵害。

体温监测功能：利用电纺丝技术将传感器嵌入闪蒸非织造布中，赋予防护服全新的感温功能，解决了医护人员中暑问题。

高灵敏度测温：温度传感器测量精度高，误差仅为0.01℃，测温转换时间仅为20-30ms，数字屏幕显示清晰快捷，操作简单。

六、实物展示与大赛成果

本作品参加了第十一届“金三发·当盛”杯全国大学生非织造材料开发与应用双创大赛，获得了评审专家的高度评价。大赛旨在发掘优秀设计开发人才，推动非织造材料领域的创新与发展，取得了丰硕的成果。

关于公布第十一届“金三发﹒当盛”杯全国大学生非织造材料开发与应用双创大赛获奖结果的通知（2023-09-21）

第十一届“金三发﹒当盛”杯全国大学生非织造材料开发与应用双创大赛评审会召开（2023-08-28）

关于举办第十一届“金三发·当盛”杯全国大学生非织造材料开发与应用双创大赛的通知（2023-06-12）

通过此次大赛，我们希望这款智能体温监测防护服面料能够得到更广泛的应用，为更多人的健康与安全保驾护航。