Reducing droplet contact time for green and breathable water repellent rainwear

减少水滴接触时间,打造绿色透气防水雨衣

基本信息

  • 批准号:
    577377-2022
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.6万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Alliance Grants
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2022-01-01 至 2023-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Fabric breathability typically requires large pores to allow moisture evaporation, and liquid repellency requires as small of pores as possible (or none). The goal of this project is to develop breathable and water repellent rainwear by a minimization of the contact time between droplets and fabrics. Droplets soak into the pores of textiles over time and, if this time is minimal, fabrics that can breath and repel rain drops can be realized. Two fluid-dynamic technologies will be investigated to minimize droplet contact time during impact on a fabric: "pancake bouncing" and "butterfly wing droplet splitting". Both concepts reduce the contact time between droplets and surface below the fundamental limit thought to be set by nature. During pancake bouncing, droplets interact with the surface differently than in commonplace impact scenarios. During butterfly wing droplet splitting a single droplet is split into two or more sub-droplets, which alters the time of contact. Precise engineering of the textile's surface's structure and chemistry is required to observe both phenomena.One PhD student and one PDF will utilize non-hazardous surface chemistries to functionalize textiles in order to achieve the surface properties required to enable these two droplet-bouncing phenomena. The PDF will focus on the chemistry development while concurrently the PhD student works on the surface structure. Both HQP will investigate the hydrodynamics of impacting droplets once the fabrics are correctly designed. For macroscopic texturing we will work with our industry partner Lululemon Athletica to fabricate novel fabric structures that HQP will then modify.The simulated effect of body angle and movement will also be investigated, in order to determine how the fabrics work on more realistic surfaces. By the end of the project we envisage design criteria to be constructed in order to realize breathable, water-repellent rainwear.
织物透气性通常需要大的孔隙以允许水分蒸发,并且液体排斥性需要尽可能小的孔隙(或没有)。该项目的目标是通过最小化水滴与织物之间的接触时间来开发透气和防水的雨衣。随着时间的推移,水滴会渗入纺织品的孔隙中,如果这个时间很短,那么可以实现可以呼吸和排斥雨滴的织物。将研究两种流体动力学技术,以最大限度地减少液滴接触时间在织物上的影响:“煎饼反弹”和“蝴蝶翼液滴分裂”。这两个概念都将液滴与表面之间的接触时间减少到被认为是由自然设定的基本极限以下。在薄煎饼弹跳过程中,液滴与表面的相互作用不同于普通的撞击场景。在蝶翼液滴分裂期间,单个液滴分裂成两个或更多个子液滴,这改变了接触时间。为了观察这两种现象,需要对纺织品的表面结构和化学进行精确的工程设计。一名博士生和一名PDF将利用无害的表面化学物质对纺织品进行功能化处理,以获得实现这两种液滴反弹现象所需的表面特性。PDF将专注于化学发展,而同时博士生的表面结构工程。一旦织物设计正确,两个HQP都将研究撞击液滴的流体动力学。对于宏观纹理,我们将与我们的行业合作伙伴Lululemon Athletica合作,制造新的织物结构,然后HQP将对其进行修改。还将研究身体角度和运动的模拟效果,以确定织物如何在更逼真的表面上工作。到项目结束时,我们设想的设计标准,以实现透气,防水雨衣。

项目成果

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