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智能纺织品及其在军用装备上的应用

来源:印染在线 发布时间:2011年11月08日

为解决相变材料在纺织品中的有效含量比较有限、可智能控温时间较短的问题,可采用微胶囊、中空纤维、原位复合等技术途径,将数量较多的相变材料有效包容于纤维或纱线之中。同时,选用或专门研发热焓大的相变材料,使单位质量的相变材料发生相变时产生较多的能量,则有可能使相变材料成为具有实用价值的智能控温纺织品。

由于相变材料只在温度发生变化时才释放或吸收热量,因此相变材料适于用于环境温度变化比较频繁的场合,比如驻守于极冷地区、需要往返于室外和室内条件下的战士或司炉员。要达到较好的衣内恒温效果,服装体系必须具有较好的密闭性以保证衣内的微气候。

2.4形状记忆高分子材料及纺织品

形状记忆高分子材料是指具有某一原始形状的制品,经过形变并固定后,在特定的外界条件下能自动回复到初始形状的一类材料,主要为热敏形状记忆高分子材料,即受外界温度刺激后其形状和性能能够做出预定反应。该类高分子为两相结构,由记忆起始形状的固定相和随温度变化能可逆地固定和软化的可逆相组成。

常见的几种形状记忆高分子材料为交联聚乙烯、聚降冰片烯、聚乙烯–聚己内酰胺的接枝共聚物、形状记忆聚氨酯(SMPU)等,其中SMPU由于具有-30~70℃可调的形变回复温度、加工容易、形变量可达400%、耐候性和重复形变效果佳等特点,得到了广泛的研究和应用开发。如通过SMPU膜获得的智能防水透湿、药物缓释和保温织物,可随温度变化膜的孔隙变大使透气率透湿量增加;通过SMPU乳液对棉麻织物进行抗皱免烫保形整理;通过SMPU模具制得的便携式餐具等,在到达形变温度以上时,可以回复到初始状态。

以上列举的几种SMPU材料在军用装备上均有很大的应用前景,比如通过SMPU可以制作可改变形状的生活便携用具,使其体积较小便于携带,而在使用时,只要给以一定的形变回复温度,就可使生活用具恢复原来形状。但是应用形状记忆高分子或纺织材料时必须选择合适的形变回复温度和形变回复次数,再根据这个要求设计两相结构的比例。

2.5基于水凝胶的智能纺织品

水凝胶是高分子链之间以化学键或物理作用力形式形成的交联结构溶胀体,是由水和高分子网络所组成的复合体系,是一种智能材料。水凝胶的一个重要特性是在一定的环境刺激条件下会发生体积相变,即当外界环境连续变化时,凝胶体积产生连续变化。根据响应的刺激信号不同,智能水凝胶可分为pH响应型、温敏型、光敏型、电场响应型、磁场响应型等。高分子水凝胶的合成以丙烯酰胺及其衍生物的均聚物和共聚物、丙烯酸及其衍生物的均聚物和共聚物为主。

将水凝胶采用涂层、接枝共聚、纺丝等方法制成智能凝胶纤维或织物,可用于智能调温、抗浸、防渗透纺织品等。根据军用装备使用的环境条件,选择水凝胶对环境变化的响应时间、响应速率、响应体积变化率是研发相关军用纺织品的技术关键。

2.6基于人工周期性结构的隐身纺织材料

严格意义上来说,隐身材料属于超材料的范畴,是一种人工结构材料,但由于其具有极其特殊的结构和超性能,在本文中也简单加以阐述。

电磁波入射到物体上后,当不能被反射、或被完全吸收、或电磁波改变方向从该物体的边缘传播过去而不透过该物体时,该物体对于侦视手段具有隐身功能。通过以下途径可实现隐身:(1)吸收电磁波或降低对电磁波的反射率,如各类吸波材料;(2)改变电磁波在介质中的传播方向,使得电磁波绕过该介质继续向前传播,即该介质对于电磁波而言是透明和不存在的,如左手材料或负折射率材料、光子晶体等。

 

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