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當前國內外纖維指紋圖譜研究常用紅外光譜、核磁共振等技術,存在檢測工序復雜、耗時久的問題;傳統化學檢測和物理檢測不僅同樣低效,還會產生化學試劑污染,且屬于有損檢驗,無法滿足快速、無損鑒別的需求。
文章提出采用電子鼻技術提取纖維材料揮發的微量氣味信息,建立氣味指紋圖譜,實現紡織纖維的快速、便捷、無損鑒別。
01
AIRSENSE電子鼻
AIRSENSE電子鼻是一款小巧、快捷、高效的檢測系統,由傳感器陣列、信號預處理電路和計算機模式識別系統構成。其傳感器陣列包含多個金屬氧化氣體傳感器,可精準探測芳香成分、氫氧化合物、氨氣等多種揮發性物質。當電子鼻與纖維樣品接觸時,傳感器會與纖維揮發的微量氣體發生氧化還原反應,導致傳感器材料導電性變化,進而產生獨特的電阻變化信號,這些信號構成了每種纖維的 “氣味指紋圖譜"。這種基于氣味特征的識別方式,無需對樣品進行燃燒、切割等預處理,從根本上實現了無損檢測的目標。

02
試驗方案詳情
1
試驗材料
取腈綸?蠶絲?莫代爾?醋酯纖維?錦綸?氨綸? 棉?滌綸及待識別棉/滌70/30混紡織物等9種未染色散纖維材料各5g,測試時各樣品未經燃燒?
2
儀器設備
德國AIRSENSE公司電子鼻,含 10 個金屬氧化物傳感器,對不同揮發物靈敏度不同。
3
試驗步驟
設置或記錄試驗參數:溫度28℃,相對濕度50%,樣品瓶容量250mL,頂空生成時間30min,連續采樣80次,得到.nos類型的數據文件?
首先將AIRSENSE電子鼻與電腦連接好,并運行其配套軟件,再對電子鼻的各檢測參數進行設定?樣品進氣流量均設置為400mL,傳感器漂洗時間為180s,采樣時間為120s?
03
試驗結果與分析
單一纖維(6 種)鑒別結果
所有纖維在采樣 60s 后,電子鼻傳感器的響應值趨于平穩,此時信號穩定可用于分析。
不同纖維的主要響應傳感器存在差異:
腈綸、醋酯纖維:主要響應 S1、S3
蠶絲、氨綸:主要響應 S6、S8
莫代爾:主要響應 S1、S3、S6
錦綸:主要響應 S2、S3
即使部分纖維主要響應傳感器相同(如腈綸與醋酯纖維),但因主要成分的 G/Go 偏離值及次要成分差異,形成的響應曲線圖不同,可區分纖維類別。

數據分析(LDA vs PCA)
棉滌混紡織物鑒別結果


分析方法選擇:因 LDA 數據點分布更集中,鑒別更便捷,故采用 LDA 分析棉、滌綸、棉滌 70/30 混紡織物數據。
結果表現:
棉、滌綸兩種單一纖維的樣品點分布集中且界限清晰。
棉滌混紡織物的樣品點分別集中在棉和滌綸的樣品點區域,且大部分數據點靠近棉纖維(與實際棉 / 滌 70/30 的成分比例相符)。
結論:AIRSENSE電子鼻可準確分辨棉滌混紡產品中的棉纖維和滌綸纖維。

04
研究結論
AIRSENSE電子鼻結合線性判別分析(LDA) 和主成分分析(PCA) ,均能有效鑒別腈綸、蠶絲、莫代爾、醋酯纖維、錦綸、氨綸 6 種單一纖維,其中 LDA 數據點更集中,鑒別效果更優。
AIRSENSE 型電子鼻可準確分辨棉滌混紡織物中的棉與滌綸纖維,為紡織纖維鑒別提供了快速、便捷、無損的全新方法。
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