王停停 韋敏艷 陳敏之浙江理工大學(xué)服裝學(xué)院

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人造皮革與人體皮膚表面特征相似度分析

王停停 韋敏艷 陳敏之
浙江理工大學(xué)服裝學(xué)院

摘 要：人體皮膚是人體的第一道保護(hù)層，其表面特性對服裝面料接觸舒適性有重要影響，為研究能夠模擬人體皮膚表面特征的材料，選擇15種人造皮革，測試其物理性能，采用主觀評價法得出其與皮膚紋理、光澤度、柔然度、粗糙和整體表面特性的相似度，分析其物理性能和其與皮膚表面相似度的相關(guān)性，得出人造皮革與皮膚表面特征相似度的回歸模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：紋理相似度與厚度和斷裂伸長率顯著相關(guān)；柔軟度相似度與懸垂系數(shù)、彎曲剛度顯著相關(guān)；粗糙度相似度與克重、厚度、懸垂系數(shù)和斷裂伸長率顯著相關(guān)。

關(guān)鍵詞：皮膚 模擬材料 表面性能 人造皮革

前言

人體的皮膚是一種具有保護(hù)人體和體溫調(diào)節(jié)作用的敏感性組織，國內(nèi)外研究者對人體皮膚與織物的觸感進(jìn)行了研究，但由于人體體表曲度變化復(fù)雜，增加了試驗(yàn)難度，因此，國外研究者則采取皮膚模擬材料代替人體皮膚進(jìn)行摩擦試驗(yàn)。目前，模擬皮膚已經(jīng)在醫(yī)學(xué)、生物工程學(xué)和機(jī)械工程等領(lǐng)域取得了較大進(jìn)展，在紡織服裝領(lǐng)域，科學(xué)研究者對人臺皮膚彈性、暖體假人表面皮膚等方面也有所研究，因此研究人體皮膚表面模擬材料對相關(guān)人體皮膚表面特征的研究非常必要。

一、試驗(yàn)部分

（一）試樣的選擇和試樣性能測試

采用聚氯乙烯(PVC)、安酯（PU）、硅膠也作為人造皮膚的原料使用[1]，表明這些材料與皮膚具有相似性，因此共選擇15種PU和PVC人造皮革作為試驗(yàn)材料，測試了其物理性能，包括：厚度、克重、拉伸性能、懸垂性能、抗彎性能和摩擦性能。

（二）人造皮革與皮膚表面特征相似度主觀評價

人體皮膚表面特征主要有紋理特征、光澤度、柔軟度、粗糙度等，因此從紋理，光澤度，柔軟度，粗糙度和整體相似度5個方面進(jìn)行人造皮革與皮膚表面特征相似度評價。主觀評價實(shí)驗(yàn)采用SD法，劃分相似度等級為1、2、3、4、5，對應(yīng)的相似程度為很不相似、不相似、相似、較相似、非常相似。五個特征指標(biāo)的評價方法如下：

（1）紋理相似度：將5mm×5mm的皮膚與相同大小的皮革均置于與眼睛相差等距離處，對比兩者的紋理間距、紋理深度、毛孔數(shù)、紋理粗細(xì)的相似程度。（2）光澤度相似度：將5mm×5mm的皮膚與相同大小的皮革均置于與眼睛相差等距離處，對比兩者的光澤強(qiáng)度的相似程度。（3）柔軟度相似度：評價人員用拇指與食指用相同的力輕輕捏起面料和皮膚，感受兩者彎曲度的相似度。（4）粗糙度相似度：評價人員用食指用相同的力劃過面料和皮膚表面，感受兩者表面的平滑度的相似度。（5）整體相似度：綜合四個特征，評價人造皮革與皮膚表面特征的整體相似度。

評價人員為平均年齡在25歲的40名身體健康的服裝專業(yè)大學(xué)生，對15種不同人造皮革面料和特定實(shí)驗(yàn)者下胸圍皮膚依據(jù)評價量表進(jìn)行評價，實(shí)驗(yàn)均在自然光線充足，常溫（約20℃），相對濕度60%左右的室內(nèi)日進(jìn)行。評價前，首先對評價人員進(jìn)行一定的訓(xùn)練，以增加其對面料觸感的判別能力。為避免評價人員之間相互干擾，每人獨(dú)立進(jìn)行試驗(yàn)。

二、結(jié)果與討論

（一）人造皮革與皮膚表面相似度特征參數(shù)間相關(guān)分析

由于評價者的個人手感和喜好等個人因素的影響，使得各個評價結(jié)果存在一定的差異，因此需要對評價結(jié)果進(jìn)行信度檢驗(yàn)?？死拾凸料禂?shù)用于檢測量表內(nèi)部的一致性。當(dāng)α系數(shù)大于0.9，則認(rèn)為量表可信度很高。經(jīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析得出評價結(jié)果的α值為0.919，可見該量表具有很高的可靠性。

將人造皮革與皮膚表面特征整體相似度的評價結(jié)果分別與紋理、光澤度、柔軟度和粗糙度相似度進(jìn)行相關(guān)分析，得出相關(guān)系數(shù)分別為0.76、0735、0.901、0.944，因此整體相似度與其他4項(xiàng)有很高的相關(guān)性。采用多元線性回歸得出整體相似度與其余4項(xiàng)的回歸模型，得出整體相似度回歸模型的調(diào)整R方0.991，說明該模型擬合優(yōu)度很高，因此整體相似度的回歸模型為：

其中，Y、W、G、R、C分別為整體、紋理、光澤度、柔軟度和粗糙度相似度。

（二）人造皮革與皮膚表面特征相似度的回歸模型建立

人造皮革與皮膚表面特征的相似度與其性能息息相關(guān)，因此需分析人造皮革性能與皮革-皮膚表面特征相似度的相關(guān)性，通過相關(guān)分析結(jié)果得出：

紋理相似度與人造皮革厚度和斷裂伸長率顯著相關(guān)；光澤度相似度與所測得的人造皮革性能無關(guān)；柔軟度相似度與懸垂系數(shù)和彎曲剛度顯著相關(guān)；粗糙度相似度與克重、厚度、懸垂系數(shù)和斷裂伸長率顯著相關(guān)。用回歸分析進(jìn)得出人造皮革與人體皮膚表面特征相似度的回歸模型（見表1），回歸模型及回歸系數(shù)顯著性檢驗(yàn)的概率p值均小于顯著性水平0.05，表明回歸模型擬合優(yōu)度較好。

表1 人造皮革與皮膚表面特性相似度的回歸模型

三、結(jié)論

（一）人造皮革-皮膚間表面特征整體相似度與紋理、光澤度、柔軟度和粗糙度相似度均顯著線性相關(guān)，從人造皮革-皮膚間表面特征整體相似度回歸模型中的回歸系數(shù)看出：各個特征參數(shù)的回歸系數(shù)比較接近，即這些特征共同決定了整體相似度。

（二）人造皮革與皮膚紋理相似度主要取決于人造皮革的斷裂伸長率，柔軟度主要取決于懸垂系數(shù)，而粗糙度則受懸垂系數(shù)、斷裂伸長率和厚度影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]Jones I,CurrieL,Martin R.A guide to biological skin substitutes[J]. Br.J.Plast.Surg,2002,55:185-193.

作者簡介：王停停，碩士研究生，研究方向?yàn)榉b技術(shù)與理論；陳敏之，副教授，研究方向?yàn)榉b舒適性、服裝數(shù)字化、服裝技術(shù)與管理。