Akıllı malzemelerin önemli bir sınıfı olan iletken fiberler, yurt içi ve yurt dışındaki malzeme çevrelerinin geniş ilgisini çekmektedir. Araştırma ve geliştirme çalışmaları yükselişte ve giyim, sensörler ve endüstriyel tekstillerde iyi uygulama olanaklarına sahipler. Bilim ve teknolojinin ilerlemesiyle akıllı malzemelerin gelişmeye devam edeceğine inanılıyor. Akıllı tekstillerin ana çeşitlerinden biri olan iletken elyaflar, malzeme alanında kesinlikle giderek daha önemli bir konum kazanacaktır.
Elektroiletken fiber genellikle standart koşullar altında (20 derece, %65 bağıl nem) spesifik direnci 107Ω·cm'nin altında olan bir fiberi ifade eder. Kategoriler aşağıdaki gibidir: Resimler
(1) Metal bileşik tipi iletken fiber, direnç 102-104Ω·cm'dir, yüksek konsantrasyonlu iletken parçacıkları yerel olarak fibere karıştırmak için bileşik eğirme yöntemiyle yapılır, siyah iletken parçacıklar karbon siyahı kullanır, beyaz seri metal oksit kullanır Örneğin, az miktarda kalay oksit içeren antimon oksidin yüzeyi titanyum dioksit ile kaplanmıştır, fiber nispeten hafif, esnek, yıkanabilir ve işlenmesi kolaydır; aynı zamanda bakır bileşiğini veya elektrokaplama metalini son işlem yoluyla kimyasal olarak sabitleyebilir.
(2) Metal iletken fiber. Bu tip fiber, metalin iletken özellikleri kullanılarak yapılır. Ana yöntem doğrudan çekme yöntemidir, yani metal tel, 4-16μm çapında bir fiber yapmak için bir kalıptan tekrar tekrar çekilir.
(3) Karbon siyahı iletken fiber
İletken lifler yapmak için karbon siyahının iletken özelliklerini kullanmak daha eski ve yaygın bir yöntemdir. Yöntem aşağıdaki üç kategoriye ayrılabilir: Resim
① Katkılama yöntemi: Karbon siyahı ve fiber{0}}oluşturucu malzemeyi karıştırdıktan sonra, karbon siyahı fiberde fiber iletkenliğini veren sürekli bir faz yapısı oluşturur. Bu yöntem genellikle fiberin orijinal fiziksel özelliklerini etkilemeyen ancak aynı zamanda fiberi iletken hale getiren kılıf-çekirdek kompozit eğirme yöntemini kullanır.
② Kaplama yöntemi: Kaplama yöntemi, sıradan elyafların yüzeyine karbon siyahını kaplamaktır. Kaplama yönteminde, karbon siyahını fiber yüzeyine bağlamak için bir bağlayıcı kullanılabilir veya fiber yüzeyini doğrudan yumuşatıp onu karbon siyahıyla birleştirebilir. Bu yöntemin dezavantajı, karbon siyahının düşmesinin kolay olması, eldeki hissin iyi olmaması ve karbon siyahının fiber yüzeyine eşit şekilde dağılmasının kolay olmamasıdır.
③ Fiber karbonizasyon işlemi; poliakrilonitril elyaf, selüloz elyaf, zift-bazlı elyaf vb. gibi bazı elyaflar, karbonizasyon işleminden sonra elyafın ana zinciri esas olarak elyafı iletken kılan karbon atomlarıdır. En yaygın yöntem, akrilik elyafın düşük-sıcaklıkta karbonizasyon işlemi yöntemidir. resim
(4) İletken polimer elyaf
Polimer malzemeler genellikle yalıtkan olarak kabul edilir, ancak 1970'lerde poliasetilen iletken malzemelerin başarılı bir şekilde geliştirilmesi bu durumu bozdu.
geleneksel zihniyet. Daha sonra sırasıyla polianilin, polipirol ve politiyofen gibi polimer iletken malzemeler doğdu. İnsanlar elektriği polimer malzemelere iletir.
Performans araştırması da daha kapsamlı hale geldi. İletken polimerler kullanarak iletken lifler hazırlamak için iki ana yöntem vardır: (1) İletken polimer malzemelerin doğrudan eğirme yöntemi (2) Son-işleme yöntemi.
İletken fiber uygulaması
İletken elyaflardan yapılan iletken kumaşlar, elektriksel iletkenlik, ısı iletimi, elektromanyetik dalgaların korunması ve emilmesi gibi mükemmel işlevlere sahiptir ve elektronik ve enerji endüstrilerinde iletken ağlarda ve iletken tulumlarda yaygın olarak kullanılmaktadır; tıp endüstrisinde elektrikli giysiler, elektrikli ısıtma yüzeyleri ve elektrikli ısıtma bandajları; havacılık, havacılık ve hassas elektronik endüstrileri için elektromanyetik koruyucu kapak vb. İletken fiberler, antistatik tekstiller, anti-elektromanyetik radyasyonlu tekstiller, akıllı tekstiller ve askeri tekstiller gibi alanlarda kullanılabilir.
Antistatik tekstiller
İletken fiber, elektronik iletim ve korona deşarjı yoluyla statik elektriği ortadan kaldıran mekanizma olarak elektronik iletkenliğe sahip fonksiyonel bir fiberdir. Lif serbest elektronlar içerdiğinden antistatik özellikleri neme bağlı değildir; Liheng iletken fiberin şarj yarı ömrü kısadır; her halükarda statik elektriği çok kısa sürede ortadan kaldırabilir ve statik elektriğin oluşmasını önlemek için iletken fiber kullanabilir. Tehlikenin geniş bir çevresel uyum aralığı vardır. İletken lifin iletkenliğine ve kumaşın yapısına göre, genel lif içerisine iletken lifin %0,05 ila %5 oranında karıştırılmasıyla antistatik etki elde edilebilir. Petrol sahaları, petrol işleme, kömür madenleri, elektronik endüstrisi, ışığa duyarlı malzeme endüstrisi ve diğer yanıcı ve patlayıcı durumlar için uygun, ayrıca tozsuz-steril giysiler veya özel filtre malzemeleri için uygun, antistatik etkiye sahip iletken liflerden yapılmış iş kıyafetleri Bekleyin.
Anti-elektromanyetik radyasyon tekstilleri
Elektromanyetik koruma, elektromanyetik akımları yansıtmak ve yönlendirmek için düşük- dirençli iletken malzemelerin kullanılması ve iletken malzeme içinde orijinal manyetik alanın tersi yönde akım ve manyetik polarizasyon üretilmesi ve böylece orijinal elektromanyetik alanın radyasyon etkisinin azaltılmasıdır. Elektromanyetik radyasyona karşı koruma olarak kullanılan iletken fiberler çok düşük direnç gerektirir, genellikle sadece 10-6 ila 10-2Ω/cm. Son yıllarda, elektronik ve elektrikli ekipmanların ve iletişim ekipmanlarının geniş çapta uygulanması nedeniyle, elektromanyetik radyasyonun girişimi, ekipmanın yanlış çalışmasına, görüntü ve ses engellerine ve insan vücuduna zarar vermesine vb. neden oldu ve bu da insanların dikkatini elektromanyetik koruyucu malzemelerin geliştirilmesine yöneltti. resim
İletken fiberlerin elektromanyetik koruma özelliklerini kullanarak, hassas elektronik bileşenler, yüksek-frekans kaynak makineleri vb. için elektromanyetik kalkanlar yapmak, özel gereksinimleri olan evlerin duvarları ve tavanları ile radyo dalgalarını emen duvar kaplamaları yapmak için kullanılabilir. Japonya'da, yüzeyi bakırla kaplanmış iletken lifler harmanlanıyor veya dokuma olmayan kumaşlar haline getiriliyor-; bunlar artık elektromanyetik dalga koruyucu ve emici malzemeler olarak yaygın şekilde kullanılıyor (örneğin, gemiler için elektromanyetik dalga emici örtüler).
Tekstil sensörü
Esnek iletken fiber, elektronik sensör prensibine dayanan sensör tekstillerinden yapılmıştır. Hafiflik ve taşınabilirlik avantajlarına sahiptir ve çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Esnek giyilebilir sensörler temel olarak çeşitli insan faaliyetlerini algılamaya ve izlemeye yöneliktir ve hareket algılama, kişisel sağlık izleme, akıllı robotlar ve insan-bilgisayar etkileşimi alanlarında geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir. resim
Metal folyo ve yarı iletken bazlı olanlar gibi geleneksel gerinim sensörleri, esnek giyilebilir sensörlere uygulanamaz çünkü bunlar iyi bir esnekliğe sahip değildir ve küçük bir tespit edilebilir aralığa sahiptir.<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.
Askeri tekstiller
Askeri tekstillere yönelik gelecekteki savaş, yüksek-teknoloji koşulları altında bilgilendirilmiş bir savaş olacak. Bu tür savaşlarda operasyonların hızı hızlıdır, saldırı ve savunma geçişlerinin sıklığı hızlıdır ve savaş durumu hızla değişmektedir ve geleneksel askerlerin muharebe teçhizatı ciddi anlamda geri kalmış görünmektedir. Modern savaş alanında askerlerin kapsamlı savaş yeteneklerini geliştirmek için askerlerin bilgi edinme, işleme ve iletme yeteneklerini geliştirmek gerekir, böylece askerlerin savaş alanı durumunu anlamaları daha yüksek bir seviyeye ulaşabilir. İletken elyaflardan yapılmış bilgi kıyafetleri tam da bunu karşılıyor. Bir gereklilik. resim
İletken liflerin çoğu elektriğe ve ısıya duyarlıdır. İletken elyaflardan dokunan kumaş, termal görüntüleme ekipmanıyla keşif yapılmasını önleyebiliyor ve bireysel askerler için termal görüntülemeye dayalı koruyucu giysilere dönüştürülebiliyor. İletken fiberler, radar dalgalarını emebilen, radar takibini önleyebilen ve gizli silah ve ekipman amacına ulaşabilen elektromanyetik dalga emici malzemeler yapmak için reçine ve kauçuk gibi düşük dielektrik substratlarla birleştirilir. Amerika Birleşik Devletleri tarafından geliştirilen renk-değişen askeri üniformanın amacı, kumaşa iletken liflerden oluşan iletken bir devre eklemektir. Sıcaklık kontrol edilerek askeri üniformadaki termokromik mürekkep değiştirilir, böylece askeri üniformanın rengi dış ortamın rengine göre değişir. Çevreye duyarlı bir kamuflaj.
Diğer iletken fiber kullanımları
Diğer uygulamalar Fonksiyonel iletken katkı maddelerinin seçilmesiyle, antibakteriyel ve uzak kızılötesi gibi iletken işlevin yanı sıra başka işlevlere sahip fiber malzemeler de hazırlanabilir. Japonya'daki Mitsubishi Corporation, fiberi iletken hale getirmek amacıyla çekirdekteki yüksek-konsantrasyonlu beyaz iletken seramik parçacıklarını karıştırmak için kompozit eğirme teknolojisini kullanıyor. Aynı zamanda eklenen seramik parçacıkları ışık-ısıya-dönüşüm özelliğine sahip olduğundan, bu elyafın geleneksel elyaflarla %10 oranında karıştırılmasından sonra kumaşın sıcaklığı ışık kaynağı altında 28 dereceye kadar yükseltilebilmektedir. Bu elyaf, giyeni sıcak hissettirmekle kalmıyor, suyla yıkadıktan sonra güneşte kuruma süresi de geleneksel elyafın 2/3'ü kadar oluyor. Çabuk-kuruma özelliği bu elyafın ek bir özelliğidir. Bu elyafın iletken parçacıkları elyafın çekirdeğinde olduğundan, olağan işleme, yıkama, boyama vb. elyafın iletkenliğini etkilemeyecektir.
