En tant que classe importante de matériaux intelligents, les fibres conductrices ont attiré l’attention des milieux des matériaux au pays et à l’étranger. Sa recherche et son développement sont en plein essor et offrent de bonnes perspectives d'application dans les vêtements, les capteurs et les textiles industriels. On pense qu’avec les progrès de la science et de la technologie, les matériaux intelligents continueront à se développer. En tant que l’une des principales variétés de textiles intelligents, les fibres conductrices occuperont sûrement une place de plus en plus importante dans le domaine des matériaux.
La fibre électroconductrice fait généralement référence à une fibre dont la résistance spécifique est inférieure à 107 Ω·cm dans des conditions standard (20 degrés, 65 % d'humidité relative). Les catégories sont les suivantes : Photos
(1) Fibre conductrice de type composé métallique, la résistivité est de 102-104Ω·cm, elle est fabriquée par une méthode de filage composée pour mélanger localement des particules conductrices à haute concentration dans la fibre, les particules conductrices noires utilisent du noir de carbone, les séries blanches utilisent de l'oxyde métallique. Par exemple, la surface de l'oxyde d'antimoine contenant une petite quantité d'oxyde d'étain est recouverte de dioxyde de titane, la fibre est relativement légère, flexible, lavable et facile à traiter ; il peut également fixer chimiquement le composé de cuivre ou le métal par galvanoplastie via un post-traitement.
(2) Fibre conductrice métallique. Ce type de fibre est fabriqué en utilisant les propriétés conductrices du métal. La méthode principale est la méthode de tréfilage direct, c'est-à-dire que le fil métallique est étiré à plusieurs reprises à travers une filière pour fabriquer une fibre d'un diamètre de 4 à 16 μm.
(3) Fibre conductrice noir de carbone
L’utilisation des propriétés conductrices du noir de carbone pour fabriquer des fibres conductrices est une méthode ancienne et courante. La méthode peut être divisée en trois catégories suivantes : Image
① Méthode de dopage : après avoir mélangé du noir de carbone et du matériau formant des fibres, le noir de carbone forme une structure de phase continue dans la fibre, ce qui confère à la fibre sa conductivité. Cette méthode utilise généralement la méthode de filage composite à gaine-âme, qui n'affecte pas les propriétés physiques d'origine de la fibre, mais rend également la fibre conductrice.
② Méthode de revêtement : La méthode de revêtement consiste à appliquer du noir de carbone sur la surface des fibres ordinaires. Le procédé de revêtement peut utiliser un liant pour lier le noir de carbone à la surface de la fibre, ou ramollir directement la surface de la fibre et la lier au noir de carbone. L'inconvénient de cette méthode est que le noir de carbone tombe facilement, que la sensation au toucher n'est pas bonne et que le noir de carbone n'est pas facile à répartir uniformément sur la surface de la fibre.
③ Traitement de carbonisation des fibres ; certaines fibres, telles que les fibres de polyacrylonitrile, les fibres de cellulose, les fibres à base de brai-, etc., après traitement de carbonisation, la chaîne principale de la fibre est principalement constituée d'atomes de carbone, ce qui rend la fibre conductrice. La méthode la plus courante est la méthode de traitement de carbonisation à basse température de la fibre acrylique. image
(4) Fibre polymère conductrice
Les matériaux polymères sont généralement considérés comme des isolants, mais le développement réussi des matériaux conducteurs en polyacétylène dans les années 1970 a brisé cette idée.
mentalité traditionnelle. Après cela, des matériaux conducteurs polymères tels que la polyaniline, le polypyrrole et le polythiophène sont nés successivement. Les gens conduisent l’électricité vers des matériaux polymères.
La recherche sur les performances est également devenue plus approfondie. Il existe deux méthodes principales pour préparer des fibres conductrices à l'aide de polymères conducteurs : (1) Méthode de filage direct de matériaux polymères conducteurs (2) Méthode de post-traitement.
Application de fibre conductrice
Les tissus conducteurs constitués de fibres conductrices ont d'excellentes fonctions telles que la conductivité électrique, la conduction thermique, le blindage et l'absorption des ondes électromagnétiques, etc., et sont largement utilisés dans les filets conducteurs et les combinaisons conductrices dans les industries de l'électronique et de l'énergie ; vêtements électriques, surfaces chauffantes électriques et bandages chauffants électriques dans l'industrie médicale ; aviation, couverture de blindage électromagnétique pour les industries aérospatiale et électronique de précision, etc. Les fibres conductrices peuvent être utilisées dans des domaines tels que les textiles antistatiques, les textiles anti-rayonnement électromagnétique, les textiles intelligents et les textiles militaires.
Textiles antistatiques
La fibre conductrice est une fibre fonctionnelle avec une conduction électronique comme mécanisme, qui élimine l'électricité statique par conduction électronique et décharge corona. Puisque la fibre contient des électrons libres, ses propriétés antistatiques ne dépendent pas de l’humidité ; La fibre conductrice Liheng a une demi-vie de charge courte-, dans tous les cas, elle peut éliminer l'électricité statique en très peu de temps et utiliser une fibre conductrice pour empêcher la génération d'électricité statique et le danger a une large gamme d'adaptabilité environnementale. Selon la conductivité de la fibre conductrice et la structure du tissu, l'effet antistatique peut être obtenu en mélangeant 0,05 % à 5 % de la fibre conductrice dans la fibre générale. Vêtements de travail en fibres conductrices à effet antistatique, adaptés aux champs de pétrole, au traitement du pétrole, aux mines de charbon, à l'industrie électronique, à l'industrie des matériaux photosensibles et à d'autres occasions inflammables et explosives, et également adaptés aux vêtements stériles sans poussière - ou aux matériaux filtrants spéciaux Attendez.
Textiles anti-rayonnement électromagnétique
Le blindage électromagnétique consiste à utiliser des matériaux conducteurs à faible -résistivité pour réfléchir et guider les courants électromagnétiques, et générer un courant et une polarisation magnétique opposés au champ magnétique d'origine à l'intérieur du matériau conducteur, réduisant ainsi l'effet de rayonnement du champ électromagnétique d'origine. Les fibres conductrices utilisées comme protection contre les rayonnements électromagnétiques nécessitent une très faible résistivité, généralement seulement 10-6 à 10-2Ω/cm. Ces dernières années, en raison de l'application généralisée des équipements électroniques et électriques et des équipements de communication, les interférences du rayonnement électromagnétique ont provoqué un mauvais fonctionnement des équipements, des obstacles d'image et de son et des dommages au corps humain, etc., ce qui a attiré l'attention des gens sur le développement de matériaux de protection électromagnétique. image
Grâce aux propriétés de blindage électromagnétique des fibres conductrices, il peut être utilisé pour fabriquer des boucliers électromagnétiques pour des composants électroniques de précision, des machines de soudage à haute fréquence-, etc., pour réaliser des murs et des plafonds de maisons ayant des exigences particulières et des revêtements muraux qui absorbent les ondes radio. Au Japon, les fibres conductrices recouvertes de cuivre en surface sont mélangées ou transformées en tissus non tissés -, qui sont désormais largement utilisés comme matériaux de protection et d'absorption des ondes électromagnétiques, tels que les couvertures absorbant les ondes électromagnétiques pour les navires.
Capteur textile
La fibre conductrice flexible est constituée de textiles capteurs basés sur le principe des capteurs électroniques. Il présente les avantages de légèreté et de portabilité et est largement utilisé dans divers domaines. Les capteurs portables flexibles sont principalement dédiés à la détection et à la surveillance de diverses activités humaines et ont un large éventail d'applications dans la détection de mouvements, la surveillance de la santé personnelle, les robots intelligents et l'interaction homme-machine-. image
Les capteurs de contrainte traditionnels, tels que ceux à base de feuilles métalliques et de semi-conducteurs, ne peuvent pas être appliqués aux capteurs portables flexibles car ils n'ont pas une bonne flexibilité et ont une petite plage de détection (<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.
Textiles militaires
La future guerre pour les textiles militaires sera une guerre informationnelle dans des conditions-de haute technologie. Dans de telles guerres, le rythme des opérations est rapide, la fréquence des transitions offensives et défensives est rapide, et la situation de guerre évolue rapidement, et l'équipement de combat traditionnel des soldats semble sérieusement en retard. Pour améliorer les capacités de combat globales des soldats sur le champ de bataille moderne, il est nécessaire d'améliorer la capacité des soldats à acquérir, traiter et transmettre des informations, afin que leur compréhension de la situation du champ de bataille puisse atteindre un niveau supérieur. Les vêtements d'information en fibres conductrices répondent parfaitement à ces critères. Une exigence. image
La plupart des fibres conductrices sont sensibles à l'électricité et à la chaleur. Le tissu tissé à partir de fibres conductrices peut empêcher la reconnaissance par un équipement d'imagerie thermique et peut être transformé en vêtements de protection par imagerie thermique pour des soldats individuels. Les fibres conductrices sont composées de substrats à faible diélectrique tels que la résine et le caoutchouc pour fabriquer des matériaux absorbant les ondes électromagnétiques, qui peuvent absorber les ondes radar, éviter le suivi radar et atteindre l'objectif des armes et équipements furtifs. L'uniforme militaire à changement de couleur développé par les États-Unis consiste à ajouter un circuit conducteur composé de fibres conductrices au tissu. En contrôlant la température, l'encre thermochromique de l'uniforme militaire est modifiée, de sorte que la couleur de l'uniforme militaire change en fonction de la couleur de l'environnement extérieur. Un camouflage écologique.
Autres utilisations des fibres conductrices
Autres applications En sélectionnant des additifs conducteurs fonctionnels, des matériaux fibreux ayant d'autres fonctions que la fonction conductrice peuvent également être préparés, tels que des matériaux antibactériens et infrarouges lointains. La société japonaise Mitsubishi Corporation utilise une technologie de filage composite pour mélanger des particules de céramique conductrices blanches à haute -concentration dans le noyau afin de rendre la fibre conductrice. Dans le même temps, étant donné que les particules de céramique ajoutées ont les caractéristiques de conversion de la lumière-en-chaleur, après avoir mélangé cette fibre avec des fibres conventionnelles à raison de 10 %, la température du tissu peut être augmentée à 28 degrés sous la source de lumière. Cette fibre non seulement réchauffe la personne qui la porte, mais après lavage à l'eau, son temps de séchage au soleil est 2/3 de celui de la fibre conventionnelle. La propriété de séchage rapide-est une caractéristique supplémentaire de cette fibre. Étant donné que les particules conductrices de cette fibre se trouvent au cœur de la fibre, le traitement, le lavage, la teinture, etc. habituels n'affecteront pas la conductivité de la fibre.
