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导电纤维在纺织品中的应用及未来展望

来源:印染在线 发布时间:2012年10月30日

1.3.3 复合或共混导电纤维

复合或共混导电纤维是采用碳黑、金属氧化物、有机物等导电物质与各种成纤高聚物经纺丝法制成。此种纤维具有适当的线密度、长度、强度和柔曲性,与其他普通纤维易于抱合,容易进行混纺或交织;同时还具有良好的耐摩擦、耐氧化及耐腐蚀能力,能耐受纺织加工和使用中的物理机械作用,用以与普通纤维混纺或交织时不影响织物的手感和外观。复合型有机导电纤维中导电组分沿纤维轴向连续,易于电荷逸散,要得到良好导电性能的复合型导电纤维关键在于提高导电物质在基体中的分散性。其复合结构分为导电组分外漏、部分外漏或内藏型三种。

导电组分外漏型的复合型有机导电纤维导电能力强,但纺丝困难,且要求导电组分与高聚物有良好的黏合度,否则织物在使用的过程中两组分容易分离;导电组分内藏型的复合型有机导电纤维则具有优良的可纺性和耐磨、耐弯折性,导电成分不易脱落,易于染色,但导电性能相对较低,使用于对导电要求较低的场合;而导电组分部分外漏型复合型有机导电纤维的使用性能则介于导电组分外漏型和导电纤维内蒇型复合型有机导电纤维两者之间。

2 导电纤维在纺织品中的应用

导电纤维广泛应用于抗静电纺织品、屏蔽电磁波纺织品、智能纺织品和防侦察伪装材料等领域。采用导电纤维纺织品融合信息技术与纺织技术制成的智能纺织品等产品的应用性能不断提高。

2.1抗静电纺织品

在工业生产中,静电危害所造成的后果已不仅仅限于安全问题,静电可造成电子元件损坏,静电放电造成的频谱干扰危害是导致电子设备运转故障的直接原因之一。

采用在普通织物中加入导电纤维的方法赋予织物导电性能,从而使织物上积蓄的电荷能尽快释放掉,可有效地防止静电局部蓄积。自DuPont公司于上世纪50年代推出Nomex这种干燥条件下也能抗静电的纤维后,导电纤维在抗静电工作服方面起着越来越重要的作用。2002年,美国w LGore&Associates公司推出了Gore—Tex抗静电工作服,这种工作服主要用于石化工业,不同于以往将导电纤维织入普通织物的方法,这种抗静电工作服采用纳米导电碳颗粒制成的碳纤维直接压膜制成导电基材,并由表层织物覆盖导电基材薄膜对其进行防护的材料,提高了抗静电效果,也避免了导电碳颗粒纤维直接织制后由于摩擦洗涤等原因而脱落,Gore.Tex抗静电工作服获得了该年度的DuPont Plunkett奖|。

2.2电磁波屏蔽纺织品

通过特定的工艺在普通纤维中按一定比例纺人导电纤维织成的织物,当有电磁波辐射到织物表面时,织物中均匀分布的导电纤维作为导电介质能将电磁波转化或传递出去,从而实现屏蔽。利用导电纤维对电磁波的屏蔽性,可将其用于制作精密电子元件、高频焊接机等电磁波屏蔽罩,制作有特殊要求的房屋的墙壁、天花板等吸收无线电波的贴墙布等。日本应用表面敷铜的导电纤维混纺或制成非织造布,现已大量用于电磁波屏蔽和吸收材料,如作轮船的电磁波吸收罩等。

2.3传感器纺织品

柔韧的导电纤维应用电子传感器的原理制成的传感器纺织品,具有轻便易携带等优点,在各个领域都有广泛的应用。日本太阳工业公司用碳纤维开发了检测最大应变的传感器,可用于建筑物、道路、工厂、飞机、索道等结构的安全诊断。Textronies公司于2005年研发的智能运动服装将传感器织人服装面料,通过传感器监测穿着者的心率等健康状态并将信息传送到位于服装上的转换器中达到实时监测的目的。2008年8月该公司又研发了新一代的升级版智能配套元件Textro—nics Developer’S Kit。这一配套元件采用弹性导电织物做电极的传感器,能够通过更为舒适的方式进行系统的健康监测。智能传感服装将纺织品的舒适性与传感器技术进行了有机的结合。

2.4 军工纺织品

未来的战争将是高技术条件下的信息化战争。在这样的战争中,作战节奏快、攻防转换频繁,战场态势瞬息万变,传统的士兵作战装备显得严重落后。要提高现代战场中士兵的综合作战能力就必须提高士兵获取、处理、传递信息的能力,使士兵对战场态势的了解达到较高的水平,采用导电纤维制成的信息化服装恰好切合了这一要求。大部分导电纤维对电、热敏感,导电纤维织制成的织物能防止热成像设备的侦察,由此可制成单兵热成像防护服。导电纤维与树脂、橡胶等低介电基体复合可制成电磁波吸收材料。该材料能够吸收雷达波,躲避雷达的跟踪,实现武器装备“隐身”的目的。

美国研制的变色军服就是在织物中加入了导电纤维构成导通电路,通过控制温度使军服中热变色油墨发生变化,从而使军服颜色根据外界环境色作出相应的变化,成为一种环境反应性伪装色。

导电纤维综合性能优良,分为导电组分外漏、部分外漏或内藏型三种,其导电能力依次递减,可纺性能依次递增,可根据实际需求进行选择。

4 结语

随着导电纤维纺丝和纺织工艺的不断完善及其与其他相关学科技术更为紧密的结合,导电纤维的应用将得到更加广泛的延伸,由导电纤维制成的智能纺织品的研究也会逐渐由“消极式”向“积极式”方向转变,由被动地接受信号到主动地感知信号并做出相应的调整。相信随着科技的进步,导电纤维一定能够扮演更加重要的角色。

 

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