Tärkeänä älykkäiden materiaalien luokkana johtavat kuidut ovat herättäneet laajaa huomiota materiaalipiireissä kotimaassa ja ulkomailla. Sen tutkimus- ja kehitystyö on nousussa, ja niillä on hyvät sovellusnäkymät vaatteissa, antureissa ja teollisuustekstiileissä. Uskotaan, että tieteen ja teknologian edistyessä älykkäiden materiaalien kehitys jatkuu. Yhtenä älytekstiilien päälajikkeena johtavat kuidut saavat varmasti yhä tärkeämmän aseman materiaalien alalla.
Sähköä johtavalla kuidulla tarkoitetaan yleensä kuitua, jonka ominaisvastus on alle 107 Ω·cm standardiolosuhteissa (20 astetta, 65 % suhteellinen kosteus). Luokat ovat seuraavat: Kuvat
(1) Metalliyhdistetyyppinen johtava kuitu, ominaisvastus on 102-104Ω·cm, se on valmistettu yhdistelmäkehruumenetelmällä johtavien hiukkasten sekoittamiseksi paikallisesti kuituun, mustat johtavat hiukkaset käyttävät hiilimustaa, valkoiset sarjat käyttävät metallioksidia Esimerkiksi antimonioksidin pinta, joka sisältää pienen määrän tinaoksidia, kevyen tiniumkuitu on coated, pestävä ja helppo käsitellä; se voi myös kiinnittää kemiallisesti kupariyhdisteen tai galvanointimetallin jälkikäsittelyn avulla.
(2) Johtava metallikuitu. Tämän tyyppinen kuitu valmistetaan käyttämällä metallin johtavia ominaisuuksia. Päämenetelmä on suoravetomenetelmä, eli metallilanka vedetään toistuvasti muotin läpi halkaisijaltaan 4-16 μm kuiduksi.
(3) Nokimusta johtava kuitu
Noin johtavien ominaisuuksien käyttäminen johtavien kuitujen valmistamiseen on vanhempi ja yleinen menetelmä. Menetelmä voidaan jakaa kolmeen luokkaan: Kuva
① Seostusmenetelmä: Kun nokimustaa ja kuitua{0}}muodostava materiaali on sekoitettu, hiilimusta muodostaa kuituun jatkuvan faasirakenteen, joka antaa kuidulle johtavuuden. Tässä menetelmässä käytetään yleensä vaippa{2}}ydinkomposiittikehräysmenetelmää, joka ei vaikuta kuidun alkuperäisiin fysikaalisiin ominaisuuksiin, mutta tekee kuidusta myös johtavan.
② Päällystysmenetelmä: Päällystysmenetelmänä on pinnoittaa nokimustaa tavallisten kuitujen pinnalle. Päällystysmenetelmässä voidaan käyttää sideainetta sitomaan nokimusta kuidun pintaan tai pehmentää kuitupintaa suoraan ja sitoa se hiilimustan kanssa. Tämän menetelmän haittana on, että nokimusta on helppo pudota pois, käsituntuma ei ole hyvä ja noki ei ole helppo levittää tasaisesti kuidun pinnalle.
③ Kuitujen hiiltymisen käsittely; jotkin kuidut, kuten polyakryylinitriilikuitu, selluloosakuitu, pihka{0}}pohjainen kuitu jne., karbonointikäsittelyn jälkeen kuidun pääketju on pääasiassa hiiliatomeja, mikä tekee kuidusta johtavan. Yleisin menetelmä on akryylikuidun matalalämpötilainen-hiiletyskäsittely. kuva
(4) Johtava polymeerikuitu
Polymeerimateriaaleja pidetään yleensä eristeinä, mutta johtavien polyasetyleenimateriaalien onnistunut kehitys 1970-luvulla rikkoi tämän.
perinteinen ajattelutapa. Sen jälkeen syntyivät peräkkäin polymeeriä johtavat materiaalit, kuten polyaniliini, polypyrroli ja polytiofeeni. Ihmiset johtavat sähköä polymeerimateriaaleihin.
Myös suorituskykytutkimus on laajentunut. On olemassa kaksi päämenetelmää johtavien kuitujen valmistamiseksi käyttämällä johtavia polymeerejä: (1) Johtavien polymeerimateriaalien suora kehruumenetelmä (2) Jälkikäsittelymenetelmä.
Johtavan kuidun käyttö
Johtavista kuiduista valmistetuilla johtavilla kankailla on erinomaiset toiminnot, kuten sähkönjohtavuus, lämmönjohtavuus, suojaus ja sähkömagneettisten aaltojen absorptio jne., ja niitä käytetään laajasti sähköä johtavissa verkoissa ja johtavissa haalareissa elektroniikka- ja sähköteollisuudessa; sähköiset vaatteet, sähkölämmityspinnat ja sähkölämmityssidokset lääketeollisuudessa; ilmailu, sähkömagneettinen suojakansi ilmailu- ja tarkkuuselektroniikkateollisuudelle jne. Johtavia kuituja voidaan käyttää esimerkiksi antistaattisissa tekstiileissä, sähkömagneettista säteilyä estävissä tekstiileissä, älytekstiileissä ja sotilastekstiileissä.
Antistaattiset tekstiilit
Johtava kuitu on toiminnallinen kuitu, jonka mekanismina on elektroninen johtuminen, joka eliminoi staattisen sähkön elektronisen johtumisen ja koronapurkauksen kautta. Koska kuitu sisältää vapaita elektroneja, sen antistaattiset ominaisuudet eivät ole riippuvaisia kosteudesta; Lihengin johtavalla kuidulla on lyhyt varauksen puoliintumisaika,{1}}joka tapauksessa se voi poistaa staattisen sähkön erittäin lyhyessä ajassa ja käyttää johtavaa kuitua estämään staattista sähköä muodostumasta ja vaaralla on laaja sopeutumiskyky ympäristöön. Johtavan kuidun johtavuuden ja kankaan rakenteen mukaan antistaattinen vaikutus voidaan saavuttaa sekoittamalla 0,05-5 % johtavaa kuitua yleiskuidussa. Johtavista kuiduista valmistetut työvaatteet, joilla on antistaattinen vaikutus, soveltuvat öljykentille, öljynjalostukseen, hiilikaivoksille, elektroniikkateollisuuteen, valoherkkien materiaalien teollisuuteen ja muihin syttyviin ja räjähdysalttiisiin tilanteisiin, ja ne sopivat myös pölyttömään -steriileihin vaatteisiin tai erikoissuodatinmateriaaleihin.
Anti-sähkömagneettista säteilyä tekstiilit
Sähkömagneettinen suojaus on alhaisen-resistanssin johtavien materiaalien käyttöä sähkömagneettisten virtojen heijastamiseen ja ohjaamiseen sekä virran ja magneettisen polarisoinnin tuottamiseen johtavan materiaalin sisällä alkuperäistä magneettikenttää vastapäätä, mikä vähentää alkuperäisen sähkömagneettisen kentän säteilyvaikutusta. Sähkömagneettista säteilyä vastaan suojaavat johtavat kuidut vaativat erittäin alhaisen resistiivisyyden, yleensä vain 10-6 - 10-2Ω/cm. Viime vuosina sähkö- ja sähkölaitteiden sekä viestintälaitteiden laajan käytön vuoksi sähkömagneettisen säteilyn häiriöt ovat aiheuttaneet laitteiden toimintahäiriöitä, kuva- ja ääniesteitä sekä haittoja ihmiskeholle jne., mikä herätti ihmisten huomion sähkömagneettisten suojamateriaalien kehittämiseen. kuva
Johtavien kuitujen sähkömagneettisia suojausominaisuuksia käyttämällä siitä voidaan valmistaa sähkömagneettisia suojia tarkkuuselektroniikkakomponentteihin, suurtaajuushitsauskoneita jne., tehdä erityisvaatimuksia vaativien talojen seiniä ja kattoja sekä seinäpäällysteitä, jotka absorboivat radioaaltoja. Japanissa johtavia kuituja, jotka on päällystetty kuparilla pinnalla, sekoitetaan tai niistä valmistetaan kuitukangaskankaita, joita käytetään nykyään laajalti sähkömagneettisia aaltoja suojaavina ja absorboivina materiaaleina, kuten laivojen sähkömagneettisia aaltoja vaimentavina kansina.
Tekstiilisensori
Joustava johtava kuitu on valmistettu anturitekstiileistä elektronisten antureiden periaatteella. Sen etuna on keveys ja siirrettävyys, ja sitä käytetään laajasti eri aloilla. Joustavat puettavat anturit on tarkoitettu pääasiassa erilaisten ihmisten toimintojen havaitsemiseen ja seurantaan, ja niillä on laaja valikoima sovelluksia liiketunnistuksessa, henkilökohtaisen terveydentilan seurannassa, älykkäissä roboteissa ja ihmisten{2}}tietokonevuorovaikutuksessa. kuva
Perinteisiä jännitysantureita, kuten metallikalvoon ja puolijohteisiin perustuvia, ei voida käyttää joustaviin puetettaviin antureisiin, koska niillä ei ole hyvää joustavuutta ja niiden havaittavuusalue on pieni (<5%). Some nanomaterials have been applied to various flexible strain sensors, such as carbon nanotubes, graphene and metal nanowires, because of their good mechanical flexibility and electrical conductivity. Although some progress has been made, there are still two main problems today: one is that it is difficult to obtain high sensitivity and a large sensing range at the same time; the other is that the current flexible sensors have many functions and single functions, for example, they can only sense tensile strain. It cannot sense other deformations such as bending and torsion at the same time, so it is not suitable for sensing complex and delicate human activities. Japan Taiyo Industry Co., Ltd. uses carbon fiber to develop a sensor that detects the maximum strain, which can be used for safety diagnosis of structures such as buildings, roads, factories, airplanes, and ropeways.
Sotilaalliset tekstiilit
Tuleva sota sotatekstiileistä on tietoista sotaa korkean teknologian olosuhteissa. Tällaisissa sodissa operaatiovauhti on nopea, hyökkäys- ja puolustussiirtymien tiheys on nopea ja sotatilanne muuttuu nopeasti ja perinteiset sotilaiden taisteluvälineet näyttävät olevan vakavasti taaksepäin. Sotilaiden kokonaisvaltaisen taistelukyvyn parantamiseksi nykyaikaisella taistelukentällä on tarpeen parantaa sotilaiden kykyä hankkia, käsitellä ja välittää tietoa, jotta sotilaiden ymmärrys taistelukenttätilanteesta voi nousta korkeammalle tasolle. Johtavista kuiduista valmistetut tiedotusvaatteet juuri täyttävät tämän. Yksi vaatimus. kuva
Useimmat johtavat kuidut ovat herkkiä sähkölle ja lämmölle. Johtavista kuiduista kudottu kangas voi estää lämpökuvauslaitteiden tiedustelua, ja siitä voidaan tehdä yksittäisten sotilaiden lämpökuvauksen suojavaatetus. Johtavia kuituja yhdistetään mataladielektrisillä substraateilla, kuten hartsilla ja kumilla, sähkömagneettisia aaltoja absorboivien materiaalien valmistamiseksi, jotka voivat absorboida tutka-aaltoja, välttää tutkaseurantaa ja saavuttaa varkaiden aseiden ja laitteiden tarkoituksen. Yhdysvaltojen kehittämän väriä{3}}vaihtavan sotilaspuvun tarkoituksena on lisätä kankaaseen johtava piiri, joka koostuu johtavista kuiduista. Lämpötilaa säätelemällä armeijapuvun termokrominen mustetta muutetaan siten, että sotilaspuvun väri muuttuu ulkoisen ympäristön värin mukaan. Ympäristölle reagoiva naamiointi.
Muut johtavien kuitujen käyttötarkoitukset
Muut sovellukset Valitsemalla funktionaalisia johtavia lisäaineita voidaan valmistaa myös muita kuin johtavan toiminnon omaavia kuitumateriaaleja, kuten antibakteerisia ja kauko-infrapuna. Japanilainen Mitsubishi Corporation käyttää komposiittikehräysteknologiaa sekoittaakseen korkean-pitoisuuden valkoisia johtavia keraamisia hiukkasia ytimeen saadakseen kuidun johtavaksi. Samaan aikaan, koska lisätyillä keraamisilla hiukkasilla on valon-lämmöksi-muunnosominaisuudet, kun tätä kuitua on sekoitettu 10 %:n tavanomaisten kuitujen kanssa, kankaan lämpötila voidaan nostaa 28 asteeseen valonlähteen alla. Tämä kuitu ei ainoastaan lämmitä käyttäjää, vaan sen kuivumisaika auringossa on vesipesun jälkeen 2/3 perinteisen kuidun kuivumisajasta. Nopeasti{11}}kuivuva ominaisuus on tämän kuidun lisäominaisuus. Koska tämän kuidun johtavat hiukkaset ovat kuidun ytimessä, tavallinen käsittely, pesu, värjäys jne. eivät vaikuta kuidun johtavuuteen.
