Ως σημαντική κατηγορία ευφυών υλικών, οι αγώγιμες ίνες έχουν προσελκύσει ευρεία προσοχή από τους κύκλους υλικών στο εσωτερικό και στο εξωτερικό. Η έρευνα και η ανάπτυξή της βρίσκονται σε ανοδική πορεία και έχουν καλές προοπτικές εφαρμογής σε ρούχα, αισθητήρες και βιομηχανικά υφάσματα. Πιστεύεται ότι με την πρόοδο της επιστήμης και της τεχνολογίας, τα έξυπνα υλικά θα συνεχίσουν να αναπτύσσονται. Ως μία από τις κύριες ποικιλίες έξυπνων υφασμάτων, οι αγώγιμες ίνες θα αποκτήσουν σίγουρα μια ολοένα και πιο σημαντική θέση στον τομέα των υλικών.
Η ηλεκτροαγώγιμη ίνα αναφέρεται συνήθως σε μια ίνα της οποίας η ειδική αντίσταση είναι κάτω από 107Ω·cm υπό τυπικές συνθήκες (20 βαθμοί, 65% σχετική υγρασία). Οι κατηγορίες είναι οι εξής: Εικόνες
(1) αγώγιμη ίνα τύπου μεταλλικής ένωσης, η ειδική αντίσταση είναι 102-104Ω·cm, γίνεται με τη μέθοδο σύνθετης περιστροφής για την ανάμιξη αγώγιμων σωματιδίων υψηλής συγκέντρωσης τοπικά στην ίνα, τα μαύρα αγώγιμα σωματίδια χρησιμοποιούν μαύρο άνθρακα, η λευκή σειρά χρησιμοποιεί οξείδιο μετάλλου Για παράδειγμα, η επιφάνεια του οξειδίου του αντιμονίου που περιέχει μια μικρή ποσότητα οξειδίου του αντιμονίου που περιέχει μια μικρή ποσότητα διοξειδίου του κασσίτερου. ελαφρύ, εύκαμπτο, πλενόμενο και εύκολο στην επεξεργασία. Μπορεί επίσης να στερεώσει χημικά την ένωση χαλκού ή την ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση του μετάλλου μέσω της μετεπεξεργασίας.
(2) Μεταλλική αγώγιμη ίνα. Αυτός ο τύπος ίνας κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας τις αγώγιμες ιδιότητες του μετάλλου. Η κύρια μέθοδος είναι η μέθοδος άμεσης έλξης, δηλαδή το μεταλλικό σύρμα τραβιέται επανειλημμένα μέσω μιας μήτρας για να δημιουργηθεί μια ίνα με διάμετρο 4-16μm.
(3) Μαύρη άνθρακα αγώγιμη ίνα
Η χρήση των αγώγιμων ιδιοτήτων της αιθάλης για την κατασκευή αγώγιμων ινών είναι μια παλαιότερη και κοινή μέθοδος. Η μέθοδος μπορεί να χωριστεί στις ακόλουθες τρεις κατηγορίες: Εικόνα
① Μέθοδος ντόπινγκ: Μετά την ανάμειξη αιθάλης και υλικού σχηματισμού ινών{{0}, η αιθάλη σχηματίζει μια συνεχή δομή φάσης στην ίνα, η οποία δίνει στην ίνα αγωγιμότητα. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί γενικά τη μέθοδο περιδίνησης-του σύνθετου πυρήνα, η οποία δεν επηρεάζει τις αρχικές φυσικές ιδιότητες της ίνας, αλλά κάνει επίσης την ίνα αγώγιμη.
② Μέθοδος επίστρωσης: Η μέθοδος επίστρωσης είναι η επίστρωση αιθάλης στην επιφάνεια των συνηθισμένων ινών. Η μέθοδος επίστρωσης μπορεί να χρησιμοποιήσει ένα συνδετικό για τη συγκόλληση της αιθάλης στην επιφάνεια της ίνας ή να μαλακώσει απευθείας την επιφάνεια της ίνας και να την συνδέσει με την αιθάλη. Το μειονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι η αιθάλη είναι εύκολο να πέσει, η αίσθηση του χεριού δεν είναι καλή και η αιθάλη δεν είναι εύκολο να κατανεμηθεί ομοιόμορφα στην επιφάνεια των ινών.
③ Επεξεργασία ενανθράκωσης ινών. ορισμένες ίνες, όπως ίνες πολυακρυλονιτριλίου, ίνες κυτταρίνης, ίνες με βάση{0}}πίσσα, κ.λπ., μετά την επεξεργασία ενανθράκωσης, η κύρια αλυσίδα της ίνας είναι κυρίως άτομα άνθρακα, γεγονός που καθιστά την ίνα αγώγιμη. Η πιο συνηθισμένη μέθοδος είναι η μέθοδος επεξεργασίας ακρυλικών ινών με ανθρακοποίηση σε χαμηλή{3} θερμοκρασία. εικών
(4) Αγώγιμη ίνα πολυμερούς
Τα πολυμερή υλικά θεωρούνται συνήθως ως μονωτές, αλλά η επιτυχημένη ανάπτυξη αγώγιμων υλικών πολυακετυλενίου τη δεκαετία του 1970 έσπασε αυτό
παραδοσιακή νοοτροπία. Μετά από αυτό, γεννήθηκαν διαδοχικά αγώγιμα πολυμερή υλικά όπως η πολυανιλίνη, η πολυπυρρόλη και το πολυθειοφαίνιο. Οι άνθρωποι μεταφέρουν ηλεκτρισμό σε πολυμερή υλικά.
Η έρευνα απόδοσης έχει γίνει επίσης πιο εκτεταμένη. Υπάρχουν δύο κύριες μέθοδοι για την παρασκευή αγώγιμων ινών με χρήση αγώγιμων πολυμερών: (1) Μέθοδος άμεσης περιδίνησης αγώγιμων πολυμερών υλικών (2) Μέθοδος μετα{3}}επεξεργασίας.
Εφαρμογή αγώγιμων ινών
Τα αγώγιμα υφάσματα από αγώγιμες ίνες έχουν εξαιρετικές λειτουργίες όπως ηλεκτρική αγωγιμότητα, αγωγιμότητα θερμότητας, θωράκιση και απορρόφηση ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων κ.λπ., και χρησιμοποιούνται ευρέως σε αγώγιμα δίχτυα και αγώγιμες φόρμες στις βιομηχανίες ηλεκτρονικών και ηλεκτρικής ενέργειας. ηλεκτρικά ρούχα, ηλεκτρικές θερμαντικές επιφάνειες και ηλεκτρικοί θερμαντικοί επίδεσμοι στην ιατρική βιομηχανία. αεροπορία, κάλυμμα ηλεκτρομαγνητικής θωράκισης για βιομηχανίες αεροδιαστημικής και ηλεκτρονικών ακριβείας, κ.λπ. Οι αγώγιμες ίνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε τομείς όπως τα αντιστατικά υφάσματα, τα υφάσματα κατά της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, τα έξυπνα υφάσματα και τα στρατιωτικά υφάσματα.
Αντιστατικά υφάσματα
Η αγώγιμη ίνα είναι μια λειτουργική ίνα με μηχανισμό ηλεκτρονικής αγωγιμότητας, η οποία εξαλείφει τον στατικό ηλεκτρισμό μέσω της ηλεκτρονικής αγωγιμότητας και της εκφόρτισης κορώνας. Δεδομένου ότι η ίνα περιέχει ελεύθερα ηλεκτρόνια, οι αντιστατικές της ιδιότητες δεν εξαρτώνται από την υγρασία. Η αγώγιμη ίνα Liheng έχει μικρό χρόνο ημιζωής-φόρτισης, σε κάθε περίπτωση, μπορεί να εξαλείψει τον στατικό ηλεκτρισμό σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα και να χρησιμοποιήσει αγώγιμη ίνα για να αποτρέψει τη δημιουργία στατικού ηλεκτρισμού και ο κίνδυνος έχει ένα ευρύ φάσμα περιβαλλοντικής προσαρμοστικότητας. Σύμφωνα με την αγωγιμότητα της αγώγιμης ίνας και τη δομή του υφάσματος, το αντιστατικό αποτέλεσμα μπορεί να επιτευχθεί με ανάμιξη 0,05% έως 5% της αγώγιμης ίνας στη γενική ίνα. Ρούχα εργασίας από αγώγιμες ίνες με αντιστατική δράση, κατάλληλα για πετρελαιοπηγές, επεξεργασία πετρελαίου, ανθρακωρυχεία, βιομηχανία ηλεκτρονικών, βιομηχανία φωτοευαίσθητων υλικών και άλλες εύφλεκτες και εκρηκτικές περιπτώσεις, και επίσης κατάλληλα για αποστειρωμένα ρούχα χωρίς σκόνη ή ειδικά υλικά φίλτρου Περιμένετε.
Υφάσματα κατά-ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας
Η ηλεκτρομαγνητική θωράκιση είναι η χρήση αγώγιμων υλικών χαμηλής- ειδικής αντίστασης για την ανάκλαση και την καθοδήγηση ηλεκτρομαγνητικών ρευμάτων και τη δημιουργία ρεύματος και μαγνητικής πόλωσης αντίθετα από το αρχικό μαγνητικό πεδίο μέσα στο αγώγιμο υλικό, μειώνοντας έτσι την επίδραση ακτινοβολίας του αρχικού ηλεκτρομαγνητικού πεδίου. Οι αγώγιμες ίνες που χρησιμοποιούνται ως προστασία έναντι της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας απαιτούν πολύ χαμηλή ειδική αντίσταση, συνήθως μόνο 10-6 έως 10-2Ω/cm. Τα τελευταία χρόνια, λόγω της ευρείας εφαρμογής του ηλεκτρονικού και ηλεκτρικού εξοπλισμού και του εξοπλισμού επικοινωνίας, οι παρεμβολές ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας προκάλεσαν κακή λειτουργία του εξοπλισμού, εμπόδια εικόνας και ήχου και βλάβη στο ανθρώπινο σώμα κ.λπ., γεγονός που κέντρισε την προσοχή των ανθρώπων στην ανάπτυξη ηλεκτρομαγνητικών υλικών θωράκισης. εικών
Χρησιμοποιώντας τις ιδιότητες ηλεκτρομαγνητικής θωράκισης των αγώγιμων ινών, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή ηλεκτρομαγνητικών ασπίδων για ηλεκτρονικά εξαρτήματα ακριβείας, μηχανές συγκόλλησης υψηλής-συχνότητας κ.λπ., για την κατασκευή τοίχων και οροφών σπιτιών με ειδικές απαιτήσεις και επενδύσεων τοίχων που απορροφούν ραδιοκύματα. Στην Ιαπωνία, οι αγώγιμες ίνες επικαλυμμένες με χαλκό στην επιφάνεια αναμειγνύονται ή γίνονται σε μη υφασμένα υφάσματα, τα οποία πλέον χρησιμοποιούνται ευρέως ως υλικά θωράκισης και απορρόφησης ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, όπως καλύμματα απορρόφησης ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων για πλοία.
Αισθητήρας υφασμάτων
Η εύκαμπτη αγώγιμη ίνα είναι κατασκευασμένη από υφάσματα αισθητήρων με βάση την αρχή των ηλεκτρονικών αισθητήρων. Έχει τα πλεονεκτήματα της ελαφρότητας και της φορητότητας και χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορους τομείς. Οι ευέλικτοι φορετοί αισθητήρες είναι αφιερωμένοι κυρίως στην ανίχνευση και παρακολούθηση διαφόρων ανθρώπινων δραστηριοτήτων και έχουν ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών στην ανίχνευση κίνησης, στην παρακολούθηση της προσωπικής υγείας, στα έξυπνα ρομπότ και στην αλληλεπίδραση με τον άνθρωπο-στον υπολογιστή. εικών
Οι παραδοσιακοί αισθητήρες καταπόνησης, όπως αυτοί που βασίζονται σε μεταλλικό φύλλο και ημιαγωγούς, δεν μπορούν να εφαρμοστούν σε εύκαμπτους φορητούς αισθητήρες επειδή δεν έχουν καλή ευελιξία και έχουν μικρή ανιχνεύσιμη εμβέλεια (<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.
Στρατιωτικά υφάσματα
Ο μελλοντικός πόλεμος για τα στρατιωτικά κλωστοϋφαντουργικά προϊόντα θα είναι ένας πόλεμος πληροφοριών υπό συνθήκες υψηλής-τεχνολογίας. Σε τέτοιους πολέμους, ο ρυθμός των επιχειρήσεων είναι γρήγορος, η συχνότητα των επιθετικών και αμυντικών μεταβάσεων είναι γρήγορη και η κατάσταση του πολέμου αλλάζει ραγδαία και ο παραδοσιακός εξοπλισμός μάχης των στρατιωτών φαίνεται να έχει καθυστερήσει σοβαρά. Για να βελτιωθούν οι ολοκληρωμένες δυνατότητες μάχης των στρατιωτών στο σύγχρονο πεδίο μάχης, είναι απαραίτητο να βελτιωθεί η ικανότητα των στρατιωτών να αποκτούν, να επεξεργάζονται και να μεταδίδουν πληροφορίες, έτσι ώστε η κατανόηση των στρατιωτών της κατάστασης στο πεδίο της μάχης να φτάσει σε υψηλότερο επίπεδο. Τα ρούχα πληροφοριών από αγώγιμες ίνες απλώς πληρούν αυτό. Μια απαίτηση. εικών
Οι περισσότερες αγώγιμες ίνες είναι ευαίσθητες στον ηλεκτρισμό και τη θερμότητα. Το ύφασμα που υφαίνεται από αγώγιμες ίνες μπορεί να αποτρέψει την αναγνώριση από εξοπλισμό θερμικής απεικόνισης και μπορεί να μετατραπεί σε προστατευτική ενδυμασία θερμικής απεικόνισης για μεμονωμένους στρατιώτες. Οι αγώγιμες ίνες συνδυάζονται με υποστρώματα χαμηλής διηλεκτρικής ενέργειας, όπως ρητίνη και καουτσούκ, για να παραχθούν υλικά απορρόφησης ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, τα οποία μπορούν να απορροφήσουν κύματα ραντάρ, να αποφύγουν την παρακολούθηση ραντάρ και να επιτύχουν τον σκοπό των όπλων και του εξοπλισμού stealth. Η στρατιωτική στολή που αλλάζει χρώμα-που αναπτύχθηκε από τις Ηνωμένες Πολιτείες είναι η προσθήκη ενός αγώγιμου κυκλώματος που αποτελείται από αγώγιμες ίνες στο ύφασμα. Με τον έλεγχο της θερμοκρασίας αλλάζει το θερμοχρωμικό μελάνι στη στρατιωτική στολή, έτσι ώστε το χρώμα της στρατιωτικής στολής να αλλάζει ανάλογα με το χρώμα του εξωτερικού περιβάλλοντος. Ένα περιβαλλοντικά αντιδραστικό καμουφλάζ.
Άλλες χρήσεις αγώγιμων ινών
Άλλες εφαρμογές Επιλέγοντας λειτουργικά αγώγιμα πρόσθετα, μπορούν επίσης να παρασκευαστούν ινώδη υλικά με άλλες λειτουργίες εκτός από την αγώγιμη λειτουργία, όπως αντιβακτηριακά και υπέρυθρες. Η ιαπωνική Mitsubishi Corporation χρησιμοποιεί τεχνολογία σύνθετης περιστροφής για να αναμειγνύει λευκά αγώγιμα κεραμικά σωματίδια υψηλής συγκέντρωσης στον πυρήνα για να κάνει την ίνα αγώγιμη. Ταυτόχρονα, επειδή τα προστιθέμενα κεραμικά σωματίδια έχουν τα χαρακτηριστικά μετατροπής φωτός-σε-θερμότητας, μετά την ανάμειξη αυτής της ίνας με συμβατικές ίνες σε ποσότητα 10%, η θερμοκρασία του υφάσματος μπορεί να αυξηθεί στους 28 βαθμούς κάτω από την πηγή φωτός. Αυτή η ίνα όχι μόνο κάνει τον χρήστη να αισθάνεται ζεστό, αλλά μετά το πλύσιμο με νερό, ο χρόνος στεγνώματος στον ήλιο είναι τα 2/3 αυτού των συμβατικών ινών. Η ιδιότητα{11}}του γρήγορου στεγνώματος είναι ένα επιπλέον χαρακτηριστικό αυτής της ίνας. Δεδομένου ότι τα αγώγιμα σωματίδια αυτής της ίνας βρίσκονται στον πυρήνα της ίνας, η συνήθης επεξεργασία, πλύσιμο, βαφή κ.λπ. δεν θα επηρεάσει την αγωγιμότητα της ίνας.
