Essendo un'importante classe di materiali intelligenti, le fibre conduttive hanno attirato l'attenzione diffusa da parte dei circoli materiali in patria e all'estero. Le sue attività di ricerca e sviluppo sono in ascesa e hanno buone prospettive di applicazione nel settore dell'abbigliamento, dei sensori e dei tessili industriali. Si ritiene che con il progresso della scienza e della tecnologia, i materiali intelligenti continueranno a svilupparsi. Essendo una delle principali varietà di tessuti intelligenti, le fibre conduttive guadagneranno sicuramente una posizione sempre più importante nel campo dei materiali.
Per fibra elettroconduttiva si intende solitamente una fibra la cui resistenza specifica è inferiore a 107Ω·cm in condizioni standard (20 gradi, 65% di umidità relativa). Le categorie sono le seguenti: Immagini
(1) Fibra conduttiva di tipo composto metallico, la resistività è 102-104Ω·cm, è realizzata con il metodo di filatura composta per mescolare particelle conduttive ad alta concentrazione localmente nella fibra, le particelle conduttive nere utilizzano nerofumo, le serie bianche utilizzano ossido di metallo. Ad esempio, la superficie dell'ossido di antimonio contenente una piccola quantità di ossido di stagno è rivestita con biossido di titanio, la fibra è relativamente leggera, flessibile, lavabile e facile da lavorare; può anche fissare chimicamente il composto di rame o il metallo galvanico attraverso la post-elaborazione.
(2) Fibra conduttiva metallica. Questo tipo di fibra è realizzata utilizzando le proprietà conduttive del metallo. Il metodo principale è il metodo di trafilatura diretta, ovvero il filo metallico viene trafilato ripetutamente attraverso una filiera per ottenere una fibra con un diametro di 4-16μm.
(3) Fibra conduttiva di nerofumo
L'utilizzo delle proprietà conduttive del nerofumo per realizzare fibre conduttive è un metodo più antico e comune. Il metodo può essere suddiviso nelle seguenti tre categorie: Immagine
① Metodo di drogaggio: dopo aver mescolato il nero di carbonio e il materiale che forma la fibra-, il nero di carbonio forma una struttura a fase continua nella fibra, che conferisce conduttività alla fibra. Questo metodo utilizza generalmente il metodo di filatura composita con guaina-nucleo, che non influisce sulle proprietà fisiche originali della fibra, ma rende anche la fibra conduttiva.
② Metodo di rivestimento: il metodo di rivestimento consiste nel rivestire il nero di carbonio sulla superficie delle fibre ordinarie. Il metodo di rivestimento può utilizzare un legante per legare il nero di carbonio alla superficie della fibra oppure ammorbidire direttamente la superficie della fibra e legarla al nero di carbonio. Lo svantaggio di questo metodo è che il nerofumo si stacca facilmente, la sensazione al tatto non è buona e non è facile distribuirlo uniformemente sulla superficie della fibra.
③ Trattamento di carbonizzazione della fibra; alcune fibre, come la fibra di poliacrilonitrile, la fibra di cellulosa, la fibra a base di pece-, ecc., dopo il trattamento di carbonizzazione, la catena principale della fibra è costituita principalmente da atomi di carbonio, che rendono la fibra conduttiva. Il metodo più comune è il trattamento di carbonizzazione a bassa-temperatura della fibra acrilica. immagine
(4) Fibra polimerica conduttiva
I materiali polimerici sono generalmente considerati isolanti, ma lo sviluppo di successo dei materiali conduttivi in poliacetilene negli anni '70 ha rotto questo ostacolo
mentalità tradizionale. Successivamente sono nati materiali polimerici conduttivi come la polianilina, il polipirrolo e il politiofene. Le persone conducono l'elettricità ai materiali polimerici.
Anche la ricerca sulle prestazioni è diventata più estesa. Esistono due metodi principali per preparare fibre conduttive utilizzando polimeri conduttivi: (1) Metodo di filatura diretta di materiali polimerici conduttivi (2) Metodo di post-lavorazione.
Applicazione di fibra conduttiva
I tessuti conduttivi costituiti da fibre conduttive hanno funzioni eccellenti come conduttività elettrica, conduzione del calore, schermatura e assorbimento delle onde elettromagnetiche, ecc. E sono ampiamente utilizzati nelle reti conduttive e nelle tute conduttive nell'industria elettronica ed energetica; indumenti elettrici, superfici riscaldanti elettriche e bende riscaldanti elettriche nell'industria medica; aviazione, coperture di schermatura elettromagnetica per l'industria aerospaziale e dell'elettronica di precisione, ecc. Le fibre conduttive possono essere utilizzate in campi come tessuti antistatici, tessuti anti-radiazioni elettromagnetiche, tessuti intelligenti e tessuti militari.
Tessuti antistatici
La fibra conduttiva è una fibra funzionale con conduzione elettronica come meccanismo, che elimina l'elettricità statica attraverso la conduzione elettronica e la scarica corona. Poiché la fibra contiene elettroni liberi, le sue proprietà antistatiche non dipendono dall'umidità; La fibra conduttiva di Liheng ha una breve emivita di carica-, in ogni caso può eliminare l'elettricità statica in un tempo molto breve e utilizzare fibra conduttiva per impedire la generazione di elettricità statica e il pericolo ha un'ampia gamma di adattabilità ambientale. A seconda della conduttività della fibra conduttiva e della struttura del tessuto, l'effetto antistatico può essere ottenuto mescolando dallo 0,05% al 5% della fibra conduttiva nella fibra generale. Abiti da lavoro realizzati in fibre conduttive con effetto antistatico, adatti per giacimenti petroliferi, lavorazione del petrolio, miniere di carbone, industria elettronica, industria di materiali fotosensibili e altre occasioni infiammabili ed esplosive e adatti anche per indumenti sterili senza polvere- o materiali filtranti speciali. Aspetta.
Tessuti anti-radiazioni elettromagnetiche
La schermatura elettromagnetica è l'uso di materiali conduttivi a bassa-resistività per riflettere e guidare le correnti elettromagnetiche e generare corrente e polarizzazione magnetica opposta al campo magnetico originale all'interno del materiale conduttivo, riducendo così l'effetto di radiazione del campo elettromagnetico originale. Le fibre conduttive utilizzate come protezione contro le radiazioni elettromagnetiche richiedono una resistività molto bassa, solitamente solo da 10-6 a 10-2Ω/cm. Negli ultimi anni, a causa dell'ampia applicazione di apparecchiature elettroniche ed elettriche e di apparecchiature di comunicazione, l'interferenza delle radiazioni elettromagnetiche ha causato un funzionamento errato delle apparecchiature, ostacoli all'immagine e al suono e danni al corpo umano, ecc., che hanno risvegliato l'attenzione delle persone sullo sviluppo di materiali di schermatura elettromagnetica. immagine
Utilizzando le proprietà di schermatura elettromagnetica delle fibre conduttive, può essere utilizzato per realizzare schermi elettromagnetici per componenti elettronici di precisione, saldatrici ad alta-frequenza, ecc., per realizzare pareti e soffitti di case con requisiti speciali e rivestimenti murali che assorbono le onde radio. In Giappone, le fibre conduttive rivestite con rame sulla superficie vengono miscelate o trasformate in tessuti non-tessuti, che ora sono ampiamente utilizzati come materiali di schermatura e assorbimento delle onde elettromagnetiche, come le coperture che assorbono le onde elettromagnetiche per le navi.
Sensore tessile
La fibra conduttiva flessibile è costituita da tessuti sensoriali basati sul principio dei sensori elettronici. Presenta i vantaggi di leggerezza e portabilità ed è ampiamente utilizzato in vari campi. I sensori indossabili flessibili sono principalmente dedicati al rilevamento e al monitoraggio di varie attività umane e hanno un'ampia gamma di applicazioni nel rilevamento del movimento, nel monitoraggio della salute personale, nei robot intelligenti e nell'interazione uomo-computer. immagine
I sensori di deformazione tradizionali, come quelli basati su lamina metallica e semiconduttori, non possono essere applicati a sensori flessibili indossabili perché non hanno una buona flessibilità e hanno un piccolo intervallo rilevabile (<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.
Tessuti militari
La futura guerra per i tessili militari sarà una guerra informatizzata in condizioni di alta-tecnologia. In tali guerre, il ritmo delle operazioni è rapido, la frequenza delle transizioni offensive e difensive è rapida, la situazione bellica sta cambiando rapidamente e l’equipaggiamento da combattimento tradizionale dei soldati sembra essere seriamente arretrato. Per migliorare le capacità di combattimento globali dei soldati sul campo di battaglia moderno, è necessario migliorare la capacità dei soldati di acquisire, elaborare e trasmettere informazioni, in modo che la comprensione da parte dei soldati della situazione del campo di battaglia possa raggiungere un livello più elevato. L'abbigliamento informativo in fibre conduttive soddisfa proprio questo obiettivo. Un requisito. immagine
La maggior parte delle fibre conduttive sono sensibili all'elettricità e al calore. Il tessuto tessuto con fibre conduttive può impedire la ricognizione da parte di apparecchiature per l'imaging termico e può essere trasformato in indumenti protettivi per l'imaging termico per i singoli soldati. Le fibre conduttive sono composte con substrati a basso dielettrico come resina e gomma per realizzare materiali che assorbono le onde elettromagnetiche, che possono assorbire le onde radar, evitare il tracciamento radar e raggiungere lo scopo di armi e attrezzature invisibili. L'uniforme militare-cambia colore sviluppata dagli Stati Uniti consiste nell'aggiungere al tessuto un circuito conduttivo composto da fibre conduttive. Controllando la temperatura, l'inchiostro termocromico nell'uniforme militare viene modificato, in modo che il colore dell'uniforme militare cambi in base al colore dell'ambiente esterno. Un camuffamento reattivo per l'ambiente.
Altri usi della fibra conduttiva
Altre applicazioni Selezionando additivi conduttivi funzionali, è possibile preparare anche materiali in fibra con altre funzioni oltre a quella conduttiva, come antibatterici e infrarossi lontani. La giapponese Mitsubishi Corporation utilizza la tecnologia di filatura dei compositi per mescolare particelle ceramiche conduttive bianche ad alta-concentrazione nel nucleo per rendere la fibra conduttiva. Allo stesso tempo, poiché le particelle ceramiche aggiunte hanno le caratteristiche di conversione della luce-in-calore, dopo aver miscelato questa fibra con fibre convenzionali in una quantità del 10%, la temperatura del tessuto può essere aumentata a 28 gradi sotto la sorgente luminosa. Questa fibra non solo fa sentire caldo chi la indossa, ma dopo il lavaggio con acqua, il tempo di asciugatura al sole è 2/3 di quello della fibra convenzionale. La proprietà di asciugatura rapida-è un'ulteriore caratteristica di questa fibra. Poiché le particelle conduttive di questa fibra si trovano nel nucleo della fibra, la normale lavorazione, lavaggio, tintura, ecc. non influirà sulla conduttività della fibra.
