Là một loại vật liệu thông minh quan trọng, sợi dẫn điện đã thu hút được sự chú ý rộng rãi của giới vật liệu trong và ngoài nước. Nghiên cứu và phát triển của nó đang trên đà phát triển và chúng có triển vọng ứng dụng tốt trong quần áo, cảm biến và dệt may công nghiệp. Người ta tin rằng với sự tiến bộ của khoa học công nghệ, vật liệu thông minh sẽ tiếp tục phát triển. Là một trong những loại dệt thông minh chính, sợi dẫn điện chắc chắn sẽ có được vị trí ngày càng quan trọng trong lĩnh vực vật liệu.
Sợi dẫn điện thường đề cập đến sợi có điện trở riêng dưới 107Ω·cm trong điều kiện tiêu chuẩn (độ ẩm tương đối 20 độ, 65%). Các danh mục như sau: Hình ảnh
(1) Sợi dẫn điện loại hợp chất kim loại, điện trở suất là 102-104Ω·cm, được chế tạo bằng phương pháp kéo sợi hỗn hợp để trộn các hạt dẫn điện nồng độ cao cục bộ vào sợi, các hạt dẫn điện màu đen sử dụng muội than, loạt màu trắng sử dụng oxit kim loại. Ví dụ, bề mặt oxit antimon chứa một lượng nhỏ oxit thiếc được phủ một lớp titan dioxide, sợi tương đối nhẹ, linh hoạt, có thể giặt và dễ gia công; nó cũng có thể cố định hợp chất đồng hoặc kim loại mạ điện về mặt hóa học thông qua quá trình xử lý sau.
(2) Sợi dẫn điện kim loại. Loại sợi này được tạo ra bằng cách sử dụng tính chất dẫn điện của kim loại. Phương pháp chính là phương pháp kéo trực tiếp, tức là dây kim loại được kéo nhiều lần qua khuôn để tạo thành sợi có đường kính 4-16μm.
(3) Sợi dẫn điện màu đen carbon
Sử dụng đặc tính dẫn điện của muội than để chế tạo sợi dẫn điện là một phương pháp cũ và phổ biến. Phương pháp này có thể được chia thành ba loại sau: Hình ảnh
① Phương pháp pha tạp: Sau khi trộn vật liệu tạo thành sợi cacbon đen và{0}}sợi, cacbon đen tạo thành cấu trúc pha liên tục trong sợi, mang lại độ dẫn điện cho sợi. Phương pháp này thường sử dụng phương pháp kéo sợi tổng hợp lõi-vỏ bọc, phương pháp này không ảnh hưởng đến các đặc tính vật lý ban đầu của sợi mà còn làm cho sợi dẫn điện.
② Phương pháp phủ: Phương pháp phủ là phủ muội than lên bề mặt sợi thông thường. Phương pháp phủ có thể sử dụng chất kết dính để liên kết muội than với bề mặt sợi hoặc trực tiếp làm mềm bề mặt sợi và liên kết nó với muội than. Nhược điểm của phương pháp này là muội than dễ rơi ra, cảm giác cầm tay không tốt, muội than không dễ phân bố đều trên bề mặt sợi.
③ Xử lý cacbon hóa sợi; một số loại sợi, chẳng hạn như sợi polyacrylonitrile, sợi xenlulo, sợi gốc hắc ín, v.v., sau khi xử lý cacbon hóa, chuỗi chính của sợi chủ yếu là các nguyên tử cacbon, giúp sợi dẫn điện. Phương pháp phổ biến nhất là phương pháp xử lý cacbon hóa ở nhiệt độ-thấp đối với sợi acrylic. hình ảnh
(4) Sợi polymer dẫn điện
Vật liệu polymer thường được coi là chất cách điện, nhưng sự phát triển thành công của vật liệu dẫn điện polyacetylene vào những năm 1970 đã phá vỡ điều này.
tư duy truyền thống. Sau đó, các vật liệu dẫn điện polymer như polyaniline, polypyrrole, polythiophene lần lượt ra đời. Người ta dẫn điện tới vật liệu polyme.
Nghiên cứu hiệu suất cũng đã trở nên sâu rộng hơn. Có hai phương pháp chính để chuẩn bị sợi dẫn điện bằng polyme dẫn điện: (1) Phương pháp kéo sợi trực tiếp vật liệu polyme dẫn điện (2) Phương pháp xử lý sau.
Ứng dụng của sợi dẫn điện
Vải dẫn điện làm từ sợi dẫn điện có các chức năng tuyệt vời như dẫn điện, dẫn nhiệt, che chắn và hấp thụ sóng điện từ, v.v., và được sử dụng rộng rãi trong lưới dẫn điện và tổng thể dẫn điện trong ngành điện tử và điện; quần áo điện, bề mặt sưởi điện và băng sưởi điện trong ngành y tế; hàng không, Vỏ chắn điện từ cho ngành hàng không vũ trụ và điện tử chính xác, v.v. Sợi dẫn điện có thể được sử dụng trong các lĩnh vực như dệt chống tĩnh điện, dệt chống-bức xạ điện từ, dệt thông minh và dệt may quân sự.
Dệt may chống tĩnh điện
Sợi dẫn điện là một loại sợi chức năng có cơ chế dẫn điện tử, giúp loại bỏ tĩnh điện thông qua dẫn điện tử và phóng điện vầng quang. Vì sợi chứa các electron tự do nên đặc tính chống tĩnh điện của nó không phụ thuộc vào độ ẩm; Sợi dẫn điện Liheng có chu kỳ bán rã-điện tích ngắn, trong mọi trường hợp, nó có thể loại bỏ tĩnh điện trong thời gian rất ngắn và sử dụng sợi dẫn điện để ngăn chặn việc tạo ra tĩnh điện và mối nguy hiểm này có khả năng thích ứng với môi trường rộng rãi. Theo độ dẫn điện của sợi dẫn điện và cấu trúc của vải, hiệu quả chống tĩnh điện có thể đạt được bằng cách trộn 0,05% đến 5% sợi dẫn điện trong sợi thông thường. Quần áo làm việc làm bằng sợi dẫn điện có tác dụng chống tĩnh điện, thích hợp cho các mỏ dầu, chế biến dầu khí, mỏ than, công nghiệp điện tử, công nghiệp vật liệu cảm quang và các dịp dễ cháy nổ khác, đồng thời cũng thích hợp cho quần áo vô trùng-không có bụi hoặc vật liệu lọc đặc biệt Chờ đã.
Vải chống bức xạ điện từ
Che chắn điện từ là việc sử dụng vật liệu dẫn điện có điện trở suất-thấp để phản xạ và dẫn hướng dòng điện từ, đồng thời tạo ra sự phân cực dòng điện và từ tính ngược lại với từ trường ban đầu bên trong vật liệu dẫn điện, do đó làm giảm hiệu ứng bức xạ của trường điện từ ban đầu. Sợi dẫn điện dùng để bảo vệ chống lại bức xạ điện từ đòi hỏi điện trở suất rất thấp, thường chỉ từ 10-6 đến 10-2Ω/cm. Trong những năm gần đây, do ứng dụng rộng rãi của thiết bị điện, điện tử và thiết bị liên lạc, sự can thiệp của bức xạ điện từ khiến thiết bị hoạt động sai, trở ngại về hình ảnh và âm thanh, gây hại cho cơ thể con người, v.v., khiến mọi người chú ý đến sự phát triển của vật liệu che chắn điện từ. hình ảnh
Bằng cách sử dụng đặc tính che chắn điện từ của sợi dẫn điện, nó có thể được sử dụng để chế tạo lá chắn điện từ cho các linh kiện điện tử chính xác,-máy hàn tần số cao, v.v., để làm tường và trần của những ngôi nhà có yêu cầu đặc biệt và lớp phủ tường hấp thụ sóng vô tuyến. Ở Nhật Bản, sợi dẫn điện phủ đồng trên bề mặt được pha trộn hoặc chế tạo thành vải không dệt. Hiện nay, loại vải này được sử dụng rộng rãi làm vật liệu che chắn và hấp thụ sóng điện từ, chẳng hạn như vỏ hấp thụ sóng điện từ cho tàu thủy.
Cảm biến dệt
Sợi dẫn điện linh hoạt được làm bằng vật liệu dệt cảm biến dựa trên nguyên lý của cảm biến điện tử. Nó có ưu điểm là nhẹ và di động, được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Cảm biến linh hoạt có thể đeo được chủ yếu dành riêng cho việc cảm biến và giám sát các hoạt động khác nhau của con người, đồng thời có nhiều ứng dụng trong cảm biến chuyển động, theo dõi sức khỏe cá nhân, robot thông minh và tương tác giữa con người với máy tính-. hình ảnh
Các cảm biến biến dạng truyền thống, chẳng hạn như các cảm biến dựa trên lá kim loại và chất bán dẫn, không thể áp dụng cho các cảm biến linh hoạt có thể đeo được vì chúng không có độ linh hoạt tốt và có phạm vi phát hiện nhỏ (<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.
Dệt may quân sự
Cuộc chiến tranh giành hàng dệt may quân sự trong tương lai sẽ là cuộc chiến thông tin hóa trong điều kiện-công nghệ cao. Trong những cuộc chiến như vậy, nhịp độ tác chiến nhanh, tần suất chuyển đổi tấn công và phòng thủ nhanh, tình hình chiến tranh thay đổi nhanh chóng, trang bị chiến đấu truyền thống của binh lính dường như lạc hậu nghiêm trọng. Để nâng cao khả năng chiến đấu toàn diện của binh sĩ trên chiến trường hiện đại, cần nâng cao khả năng tiếp thu, xử lý và truyền tải thông tin của binh sĩ để sự hiểu biết của binh sĩ về tình hình chiến trường có thể đạt đến trình độ cao hơn. Thông tin quần áo làm từ sợi dẫn điện chỉ đáp ứng được điều này. Một yêu cầu. hình ảnh
Hầu hết các sợi dẫn điện đều nhạy cảm với điện và nhiệt. Loại vải dệt từ sợi dẫn điện có thể ngăn chặn sự trinh sát của thiết bị chụp ảnh nhiệt và có thể chế tạo thành quần áo bảo hộ chụp ảnh nhiệt cho từng binh sĩ. Sợi dẫn điện được kết hợp với các chất điện môi thấp như nhựa và cao su để tạo ra vật liệu hấp thụ sóng điện từ, có thể hấp thụ sóng radar, tránh bị radar theo dõi và đạt được mục đích của vũ khí và thiết bị tàng hình. Đồng phục quân sự đổi màu-do Hoa Kỳ phát triển nhằm bổ sung thêm một mạch dẫn điện bao gồm các sợi dẫn điện vào vải. Bằng cách kiểm soát nhiệt độ, mực in nhiệt trong quân phục được thay đổi khiến màu sắc của quân phục thay đổi theo màu của môi trường bên ngoài. Một sự ngụy trang phản ứng với môi trường.
Ứng dụng sợi dẫn điện khác
Các ứng dụng khác Bằng cách lựa chọn các chất phụ gia dẫn điện chức năng, vật liệu sợi có các chức năng khác ngoài chức năng dẫn điện cũng có thể được điều chế, chẳng hạn như kháng khuẩn và hồng ngoại xa. Tập đoàn Mitsubishi của Nhật Bản sử dụng công nghệ kéo sợi composite để trộn các hạt gốm dẫn điện màu trắng-có nồng độ cao trong lõi để tạo ra sợi dẫn điện. Đồng thời, do các hạt gốm được thêm vào có đặc tính chuyển đổi ánh sáng-thành-nhiệt nên sau khi trộn sợi này với sợi thông thường với lượng 10%, nhiệt độ của vải có thể tăng lên 28 độ dưới nguồn sáng. Loại sợi này không chỉ tạo cảm giác ấm áp cho người mặc mà sau khi giặt bằng nước, thời gian phơi nắng chỉ bằng 2/3 so với loại sợi thông thường. Đặc tính làm khô nhanh{11}}là một đặc tính bổ sung của loại sợi này. Vì các hạt dẫn điện của sợi này nằm trong lõi sợi nên quá trình xử lý, giặt, nhuộm, v.v. thông thường sẽ không ảnh hưởng đến độ dẫn điện của sợi.
