Com a classe important de materials intel·ligents, les fibres conductores han atret l'atenció generalitzada dels cercles de materials a casa i a l'estranger. La seva recerca i desenvolupament estan en ascens, i tenen bones perspectives d'aplicació en roba, sensors i tèxtils industrials. Es creu que amb l'avenç de la ciència i la tecnologia, els materials intel·ligents continuaran desenvolupant-se. Com a una de les principals varietats de tèxtils intel·ligents, les fibres conductores segurament guanyaran una posició cada cop més important en el camp dels materials.
La fibra electroconductora sol referir-se a una fibra la resistència específica de la qual és inferior a 107Ω·cm en condicions estàndard (20 graus, 65% d'humitat relativa). Les categories són les següents: Imatges
(1) Fibra conductora de tipus compost metàl·lic, la resistivitat és de 102-104Ω·cm, es fa mitjançant el mètode de filatura composta per barrejar partícules conductores d'alta concentració localment a la fibra, les partícules conductores negres utilitzen negre de carboni, les sèries blanques utilitzen òxid metàl·lic. Per exemple, la superfície de l'òxid d'antimoni que conté una petita quantitat d'òxid d'estany, la fibra de titani és relativament flexible, es pot rentar amb un diòxid de titani lleuger. i fàcil de processar; també pot fixar químicament el compost de coure o el metall galvanitzat mitjançant el postprocessament.
(2) Fibra conductora metàl·lica. Aquest tipus de fibra es fa utilitzant les propietats conductores del metall. El mètode principal és el mètode de dibuix directe, és a dir, el cable metàl·lic es treu repetidament a través d'una matriu per fer una fibra amb un diàmetre de 4-16 μm.
(3) Fibra conductora de negre de carboni
L'ús de les propietats conductores del negre de carboni per fer fibres conductores és un mètode més antic i comú. El mètode es pot dividir en les tres categories següents: Imatge
① Mètode de dopatge: després de barrejar el negre de carboni i el material de formació{0}}de fibra, el negre de carboni forma una estructura de fase contínua a la fibra, que dóna conductivitat a la fibra. Aquest mètode utilitza generalment el mètode de filat del nucli compost de la funda-, que no afecta les propietats físiques originals de la fibra, sinó que també fa que la fibra sigui conductora.
② Mètode de recobriment: el mètode de recobriment consisteix a cobrir negre de carboni a la superfície de les fibres ordinàries. El mètode de recobriment pot utilitzar un aglutinant per unir el negre de carboni a la superfície de la fibra o suavitzar directament la superfície de la fibra i unir-la amb el negre de carboni. L'inconvenient d'aquest mètode és que el negre de carboni és fàcil de caure, la sensació de la mà no és bona i el negre de carboni no és fàcil de distribuir uniformement a la superfície de la fibra.
③ Tractament de carbonització de fibra; Algunes fibres, com ara la fibra de poliacrilonitril, la fibra de cel·lulosa, la fibra basada en breu-, etc., després del tractament de carbonització, la cadena principal de la fibra són principalment àtoms de carboni, cosa que fa que la fibra sigui conductora. El mètode més comú és el mètode de tractament de carbonització a baixa-temperatura de la fibra acrílica. imatge
(4) Fibra de polímer conductora
Els materials polimèrics solen ser considerats com a aïllants, però el desenvolupament reeixit de materials conductors de poliacetilè a la dècada de 1970 va trencar això.
mentalitat tradicional. Després d'això, van néixer successivament materials conductors de polímers com la polianilina, el polipirrol i el politiofè. Les persones condueixen l'electricitat als materials polimèrics.
La investigació del rendiment també s'ha fet més extensa. Hi ha dos mètodes principals per preparar fibres conductores amb polímers conductors: (1) Mètode de filatura directa de materials polimèrics conductors (2) Mètode de post-processament.
Aplicació de fibra conductora
Els teixits conductors fets de fibres conductores tenen funcions excel·lents, com ara conductivitat elèctrica, conducció de calor, blindatge i absorció d'ones electromagnètiques, etc., i s'utilitzen àmpliament en xarxes conductores i monos conductors a les indústries de l'electrònica i l'energia; roba elèctrica, superfícies de calefacció elèctrica i embenats de calefacció elèctrica a la indústria mèdica; aviació, coberta de blindatge electromagnètic per a indústries aeroespacials i d'electrònica de precisió, etc. Les fibres conductores es poden utilitzar en camps com ara tèxtils antiestàtics, tèxtils anti-radiació electromagnètica, tèxtils intel·ligents i tèxtils militars.
Tèxtils antiestàtics
La fibra conductora és una fibra funcional amb conducció electrònica com a mecanisme, que elimina l'electricitat estàtica mitjançant la conducció electrònica i la descàrrega corona. Com que la fibra conté electrons lliures, les seves propietats antiestàtiques no depenen de la humitat; La fibra conductora de Liheng té una vida mitjana de càrrega curta-, en qualsevol cas, pot eliminar l'electricitat estàtica en molt poc temps i utilitzar fibra conductora per evitar que es generi electricitat estàtica i el perill té un ampli rang d'adaptabilitat ambiental. Segons la conductivitat de la fibra conductora i l'estructura del teixit, l'efecte antiestàtic es pot aconseguir barrejant el 0,05% al 5% de la fibra conductora a la fibra general. Roba de treball feta de fibres conductores amb efecte antiestàtic, adequada per a camps de petroli, processament de petroli, mines de carbó, indústria electrònica, indústria de materials fotosensibles i altres ocasions inflamables i explosives, i també apta per a roba estèril lliure de pols-o materials de filtre especials Espereu.
Teixits anti-radiacions electromagnètiques
El blindatge electromagnètic és l'ús de materials conductors de baixa -resistència per reflectir i guiar corrents electromagnètiques i generar polarització de corrent i magnètica oposada al camp magnètic original dins del material conductor, reduint així l'efecte de radiació del camp electromagnètic original. Les fibres conductores utilitzades com a protecció contra la radiació electromagnètica requereixen una resistivitat molt baixa, normalment només de 10-6 a 10-2Ω/cm. En els darrers anys, a causa de l'àmplia aplicació d'equips electrònics i elèctrics i equips de comunicació, la interferència de la radiació electromagnètica va provocar un mal funcionament de l'equip, obstacles d'imatge i so i danys al cos humà, etc., que van despertar l'atenció de la gent sobre el desenvolupament de materials de blindatge electromagnètic. imatge
Utilitzant les propietats de blindatge electromagnètic de les fibres conductores, es pot utilitzar per fabricar blindatges electromagnètics per a components electrònics de precisió, màquines de soldadura d'alta -freqüència, etc., per fer parets i sostres de cases amb requisits especials i revestiments de parets que absorbeixen ones de ràdio. Al Japó, les fibres conductores recobertes de coure a la superfície es barregen o es transformen en teixits no-, que ara s'utilitzen àmpliament com a blindatge d'ones electromagnètiques i materials d'absorció, com ara cobertes absorbents d'ones electromagnètiques per als vaixells.
Sensor tèxtil
La fibra conductora flexible està feta de tèxtils de sensors basats en el principi dels sensors electrònics. Té els avantatges de la lleugeresa i la portabilitat, i s'utilitza àmpliament en diversos camps. Els sensors portàtils flexibles es dediquen principalment a detectar i supervisar diverses activitats humanes, i tenen una àmplia gamma d'aplicacions en detecció de moviment, vigilància de la salut personal, robots intel·ligents i interacció humana amb ordinador-. imatge
Els sensors de tensió tradicionals, com els basats en làmines metàl·liques i semiconductors, no es poden aplicar a sensors portàtils flexibles perquè no tenen una bona flexibilitat i tenen un rang detectable petit (<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.
Tèxtils militars
La futura guerra dels tèxtils militars serà una guerra informativa en condicions d'alta-tecnologia. En aquestes guerres, el ritme de les operacions és ràpid, la freqüència de les transicions ofensives i defensives és ràpida i la situació de la guerra està canviant ràpidament i l'equip de combat dels soldats tradicionals sembla que està molt endarrerit. Per millorar les capacitats de combat integrals dels soldats al camp de batalla modern, és necessari millorar la capacitat dels soldats per adquirir, processar i transmetre informació, de manera que la comprensió dels soldats de la situació del camp de batalla pugui arribar a un nivell superior. La roba informativa feta de fibres conductores només compleix això. Un requisit. imatge
La majoria de les fibres conductores són sensibles a l'electricitat i la calor. El teixit teixit amb fibres conductores pot evitar el reconeixement per part d'equips d'imatge tèrmica i es pot convertir en roba de protecció d'imatge tèrmica per a soldats individuals. Les fibres conductores es combinen amb substrats de baix dielèctric com la resina i el cautxú per fer materials absorbents d'ones electromagnètiques, que poden absorbir les ones de radar, evitar el seguiment del radar i aconseguir el propòsit d'armes i equips sigils. L'uniforme militar-que canvia de color desenvolupat pels Estats Units és afegir un circuit conductor format per fibres conductores al teixit. En controlar la temperatura, es canvia la tinta termocròmica de l'uniforme militar, de manera que el color de l'uniforme militar canvia segons el color de l'entorn extern. Un camuflatge reactiu amb el medi ambient.
Altres usos de la fibra conductora
Altres aplicacions En seleccionar additius conductors funcionals, també es poden preparar materials de fibra amb altres funcions a més de la funció conductora, com ara antibacterians i infrarojos llunyans. La japonesa Mitsubishi Corporation utilitza tecnologia de filat compost per barrejar partícules ceràmiques conductores blanques d'alta-concentració al nucli per fer que la fibra sigui conductora. Al mateix temps, com que les partícules ceràmiques afegides tenen les característiques de conversió de llum-a-calor, després de barrejar aquesta fibra amb fibres convencionals en una quantitat del 10%, la temperatura del teixit es pot augmentar a 28 graus sota la font de llum. Aquesta fibra no només fa que l'usuari se senti càlid, sinó que després de rentar-se amb aigua, el seu temps d'assecat al sol és 2/3 del que té la fibra convencional. La propietat-d'assecat ràpid és una característica addicional d'aquesta fibra. Com que les partícules conductores d'aquesta fibra es troben al nucli de la fibra, el processament, rentat, tenyit, etc. habituals no afectaran la conductivitat de la fibra.
