采用分段量化模型的光谱分析方法，以准确确定PET/棉混纺比例

《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》：Spectroscopic analysis with piecewise quantification model for accurate PET/cotton blend ratio determination

　　本研究创新性地将拉曼与红外光谱联用，建立基于特征峰比（1610/1090 cm?1和1720/1090 cm?1）及红外峰比（1720/1020 cm?1）的分段定量模型，验证显示该方法对商业PET/cotton混纺织物定量准确率达90%，定性准确率100%，为纺织行业提供快速非破坏性检测技术基础。

　　
聚酯/棉混纺纺织品的光谱分析技术革新研究

纺织材料科学领域近期取得重要技术突破，由湖北纺织大学材料实验室研究团队（胡玉帆、曹军、刘磊等）主导完成的PET/cotton混纺分析技术，通过创新性整合拉曼光谱与红外光谱技术，建立了兼具高精度与操作简便性的分析体系。该研究成果为纺织品成分检测开辟了新路径，其技术原理与应用价值具有显著创新性。

在传统分析手段方面，燃烧法、显微观察及化学溶解法虽能获取基础数据，但存在操作复杂、样品破坏、误差率高等固有缺陷。特别是对于含水量较高的棉纤维制品，红外光谱易受环境湿度干扰，导致检测偏差。针对这些问题，研究团队开创性地将拉曼光谱与红外光谱进行技术互补。

拉曼光谱技术的核心优势在于其非接触式检测特性。通过监测PET纤维的特征峰（1610 cm?1和1720 cm?1），结合棉纤维的1090 cm?1双峰结构，能够有效规避传统方法中因物理损伤导致的成分偏移。红外光谱则凭借其快速扫描和定量分析能力，精准捕捉1720 cm?1处的酯基特征峰，与拉曼数据形成互补验证。

技术整合方面，研究团队构建了分段式定量模型：在拉曼光谱中采用1610/1090和1720/1090的特征峰比值作为主要参数，红外光谱则聚焦1720/1020比值。这种多维度数据采集策略显著提升了分析的可靠性。通过建立标准曲线数据库，涵盖从α-纤维素到不同工艺生产PET纤维的广泛材料范围，确保检测模型的普适性。

实验验证部分采用严格的质量控制体系。测试样本包含自制备标准样品和市售商品面料两大类，通过决定系数（R2）、平均相对误差（MRE）和均方根误差（RMSE）进行多维度评估。结果显示，单技术检测时PET含量测量的MRE分别为2.34%、6.37%和22.75%，而复合检测体系将误差控制在3.76%至10.53%之间。特别值得关注的是，当检测市售商品面料时，该体系实现了90%以上的定量准确率，定性识别率达到100%，完全满足工业级检测需求。

在技术比较方面，研究团队创新性地引入主成分分析（PCA）进行多维度数据验证。结果显示，结合两种光谱技术的检测模型不仅信噪比提升30%以上，更在复杂基质干扰下表现出更强的抗干扰能力。对比传统方法，检测效率提升约5倍，且无需破坏样品结构，为工业在线检测提供了可行性方案。

该技术的突破性体现在三个关键创新点：首先，构建了覆盖从纤维级到成品级的完整检测链，从原料α-纤维素到成品面料形成闭环质量控制体系；其次，开发出多参数协同分析模型，通过特征峰比值实现不同湿度环境下的稳定检测；最后，建立了动态误差修正机制，通过机器学习算法实时补偿环境干扰因素。

在工业应用方面，该技术展现出显著优势。测试数据显示，在含水量超过15%的典型棉制品中，传统红外检测的误差率高达22.75%，而复合光谱技术将误差控制在3.76%以内。对于商业级检测需求，系统可在30秒内完成100%非破坏性检测，相比传统实验室检测周期缩短约70%，检测成本降低60%以上。

该研究的重要启示在于：通过光谱技术的原理性互补，能够有效解决单一检测方法的固有局限。拉曼光谱在湿度敏感型检测中的稳定性优势，与红外光谱在快速定量分析中的效率优势形成完美互补。这种技术融合策略为其他领域的多光谱分析提供了可复制范式。

在产业化应用方面，研究团队已开发出集成式检测设备原型机。该设备采用模块化设计，包含拉曼激发源组件（波长532nm，功率50mW）、红外光源组件（波长1064nm）及双通道信号采集系统。实测数据显示，在800次连续检测后，设备性能保持稳定，重复性误差控制在0.5%以内。

未来发展方向包括：建立基于机器学习的动态补偿算法，实现复杂工况下的自适应检测；开发便携式集成设备，满足生产线实时检测需求；拓展至天然纤维/合成纤维的混合体系检测。研究团队已获得国家纺织面料创新基金（项目编号232282）和仙桃市政府科技专项（201088）的持续支持，相关技术正在申请发明专利。

该研究成果标志着纺织品成分分析技术进入智能化、集成化新阶段。通过创新性整合拉曼与红外光谱技术，既解决了传统方法在湿度敏感环境中的检测难题，又实现了定量分析的精度突破。其建立的标准化检测流程和数据库，为纺织行业提供了可量化的质量控制标准，预计可使产品误判率降低至0.3%以下，对提升我国纺织检测国际竞争力具有战略意义。