織物吸波材料的分類以及在人體防護中的運用

作者:劉順華 劉軍民 董星龍 段玉平來源:《電磁波屏蔽及吸波材料》日期:2019-7-1 14:04:20人氣:64
一、織物吸波材料研發歷程:
      最早用于個人防護的服裝出現于20世紀60年代,是由金屬絲和服飾纖維混編的織物。它對電磁輻射有一定的屏蔽作用,但手感較硬,厚而重,服用性能較差。在此基礎上,又出現了金屬纖維和服飾纖維混紡的織物,其服用性能有較大改善。但是,由于這兩種纖維難于混合均勻,屏蔽性能不很理想,還有尖端放電和刺人的現象。到了20世紀70年代初,出現了鍍銀織物,其保護效果好,輕而薄,但手感仍然較硬。由于電子產品的普及,接觸電磁波的人越來越多,而化學鍍銀織物的價格昂貴,因而不能得到廣泛應用。20世紀70年代末,國內外又研制成了化學鍍銅或鍍鎳織物,用來代替鍍銀織物,其性能相似,但價格較低廉,為實際應用提供了有利條件。到了20世紀80年代用又研制出含多元素或多離子的織物,既可屏蔽電場,又可消除磁場,還可以阻隔少量的X射線、紫外線等。
      現在,我們已經進人電子時代,科學技術的飛速發展和人類社會文明的不斷進步,已經使人類處于一張電磁輻射的巨網之中。人類在追求生活質量的過程中,不斷加強了自我防護和保護環境的意識。人們對服飾的要求已不僅僅是舒適和美觀,他們還要求自已的服裝能夠最大限度地吸收微波。
二、織物吸波材料的分類:
      從吸波機理角度來講,可將吸波材料分為導電型和導磁型兩類。所謂導電型吸波材料,是指當吸波材料受到外界電磁場感應時,在導體內產生感應電流,這種感應電流又產生與外界電磁場方向相反的電磁場,從而與外界電磁場相抵消,達到對外界電磁場的屏蔽作用。所謂導磁型吸波材料,則是通過磁滯損耗和鐵磁共振損耗而大量吸收電磁波的能量,并將電磁能轉化為熱能。
      納米吸波材料在這方面顯示出巨大的優越性,它質量輕、厚度薄、吸收頻帶寬、吸收能力強,若能將其時裝化,將成為現代人最理想的服飾之一。目前,已研制出了各種納米級的吸波材料,但兼具導電、導磁性能,并與織物相結合、能應用于個人防護的納米級吸波材料仍是空白,而這正是當前迫切需要解決的事大難題。如果能將導電纖維織成衣物,并在其表面涂敷一層納米級、導磁型的吸波材料,將會進一一步提高織物吸收微波的能力,從而對人體起到更為有效的防護作用。
      目前已見報道的導電纖維,大致可分為以下幾類:含碳纖維;用金屬鹽(如CuS)涂層而得到的導電纖維,金屬纖維;電鍍或化學鍍的導電纖維。這幾種導電纖維各有優缺點。目前這一-領域的一大熱點是合成一種本身就導電的聚合物纖維。這些聚合物包括聚乙炔、聚吡咯、聚苯胺和聚噻吩等,主要是利用它們共軛π電子的線性或平面形構型,與將高分子電荷轉移給絡合物的作用設計導電結構,尤其是這些導電聚合物的納米微粒具有非常好的吸波效果。叉料茶
      與導電纖維相對應的導電織物,可通過以下三種途徑獲得:將織物浸潰于抗靜電劑中;用導電物質直接在織物上進行涂層;在織物組織中嵌人導電纖維。其中,最有效且最常用的方法是第三種。將導電纖維與普通纖維按照不同的比例摻合在一起,可以得到導電性能各異的織物,但又因導電纖維的顏色問題而使設計受阻。
三、日本對織物吸波材料的研發現狀:
      日本已研制出了納米級的導電纖維,僅有一個分子粗細。如果在普通纖維中摻入一定的納米級導電纖維,則不僅不會降低其原有性能,還會賦予織物輕、薄等特點,并能吸收微波,使織物既有美麗的外觀和舒適的手感,又兼有防護的功能。
      通過對已掌握資料的分析,我們對納米吸波材料與纖維或織物的結合方式給出以下幾種設想。
      ①將納米級磁性材料涂覆在導電纖維或織物表面,形成導磁薄層。在 飛機外殼上涂覆吸波材料早已獲得成功,值得重視的是磁性材料與纖維或織物結合的牢度問題。
      ②將納米級磁性吸波材料均勻分散在合適的黏膠劑中,將纖維或織物浸在分散液中,經幾浸幾軋后,吸波材料將被吸附在纖維或織物表面或是進人其間隙中。該方案主要的問題是要合理選擇膠黏劑。
      ③將納米磁性吸波材料和纖維或織物同時浸人導電聚合物的單體中,隨反應的進行讓導磁性和導電性吸波材料同時與纖維或織物結合;或者將磁性材料和鎳粉微粒同時涂覆到纖維或織物表面。該方案需要考慮兩種吸波材料的協同性。
      ④分別制得導電纖維和磁性纖維,然后將二者混紡,以期得到同時具備導電和導磁功效的織物。
      ⑤隨著納米材料科學的發展,目前已發現了納米液體。磁性流體更是表現出了許多獨特的物理化學性能,能夠取代傳統的磁性材料,如ZnzFe3-zO4復合磁性流體??梢钥紤]將導電纖維或織物浸在磁性流體中,使磁性流體進人纖維或織物。
      ⑥目前已經有實驗證明,在普通介質中埋入隨機取向分布的手性微粒,如較小的手性金屬或陶瓷螺旋線圈等,能產生很好的吸波性能。如果在纖維或織物表面涂覆一層納米級的手性微粒,或是將纖維或織物浸入含有納米手性微粒的黏膠劑中,只要選擇合適的手性參數,可以極大地改善纖維和織物的吸波性能。Ha:以上只是我們的一些初步設想,要將其變為現實還需要進行大量的研究工作。但是我們相信,只要基本理論正確,設想合理,隨著實驗技術的發展,納米,吸波材料在人體防護服中的應用將會有新的突破。

聲明:本文源自 劉順華 劉軍民 董星龍 段玉平 編著的《電磁波屏蔽及吸波材料》第二版。文章內容版權等歸原作者,本站引用只是方面讀者了解 ,如需了解全部內容,請自行購買購買《電磁波屏蔽及吸波材料》原著。如需本站刪除相關信息,煩請告知,本站立即處理,謝謝。
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