智能导电纤维的研究与开发进展(精)
导电纤维的发展历程
导电纤维的发展历程导电纤维的发展经历了六个阶段，具体如下：第一阶段：采用吸湿性抗静电剂对纤维或织物进行表面处理阶段。
水具有很高的导电能力。
只要吸收少量的水，就能明显提高聚合物的导电性。
水能为电荷提供转移介质，促进离子向相反的电极移动，而且当水减少时，可以从大气中得到补充。
利用水的这种特性，从而研发了一系列的抗静电剂。
抗静电剂是具有亲水基与疏水基的表面活性剂。
其疏水基指向纤维材料表面，吸附在相界面上，并改变相界面的状态；亲水基则指向空间，吸附大气中的水汽。
抗静电剂在纤维及其制品表面大致有这几种作用：1、吸湿作用：在纤维材料表面形成连续的单分子水膜。
2、降低比电阻作用：纤维材料表面的水膜，提高了纤维材料的介电系数，从而有效的地降低其表面比电阻。
3、增强离子导电作用：提高纤维材料表面离子浓度，增强其在水汽中的离子（包括质子）导电作用。
4、促进电解质溶解作用：为空气中的二氧化碳和纤维材料中存在的电解质的溶解提供了场所。
5、电性中和作用：当抗静电剂电荷符号与纤维材料的电荷符号相反时，会产生电性中和作用。
优点：加工便利，造价低廉，抗静电效果明显。
缺点：抗静电性能对环境湿度依赖性非常强，低湿度（RH＜40%）时，其抗静电性能丧失，而且耐久性差。
第二阶段：在纤维内部加入抗静电剂，对纤维进行改性阶段。
在基本聚合物的内部加入抗静电剂组分，与基本聚合物共混或共聚，采用复合纺丝方法制成海岛型或皮芯型的复合抗静电纤维。
其中的岛相或芯部为含有抗静电剂的聚合物，而作为海相或皮部的基本聚合物为纤维的主体，对亲水性基团的聚合物起保护作用并承担纤维及基本功能。
抗静电纤维内部的抗静电剂多为极性或离子型的表面活性剂。
其分子结构同样具有亲水性基团和疏水性基团。
疏水性基团与基本聚合物具有一定的相容性，而亲水性基团使其具有一定的吸湿性。
抗静电纤维的抗静电机理：纤维内部的抗静电剂所含的亲水基团能够迁移到纤维的表层，并形成一层水膜，通过该水膜吸收大气中的水汽来提高纤维的介电函数，降低纤维的表面比电阻，加速净静电电荷的泄露。
合成纤维材料制造技术的研究进展
合成纤维材料制造技术的研究进展合成纤维材料是通过化学合成方法制得的纤维，其具有天然纤维所不具备的独特性能，如耐磨、耐化学腐蚀、强度高、易加工等。
随着科学技术的不断发展，合成纤维材料的制造技术也在不断进步，其在纺织、服装、建筑、汽车等领域的应用也越来越广泛。
本文将详细介绍合成纤维材料制造技术的研究进展。
合成纤维材料的分类及制造原理合成纤维材料主要分为聚酯类、尼龙类、丙烯腈类和其他类。
其中，聚酯类纤维主要包括聚酯纤维和聚酯复合纤维，其制造原理是通过酯化反应将聚酯单体合成聚酯，再通过纺丝、拉伸和热定型等工艺制成纤维。
尼龙类纤维主要包括尼龙6和尼龙66，其制造原理是通过己内酰胺或己二酸和己二胺的缩聚反应制成尼龙树脂，再通过纺丝、拉伸和热定型等工艺制成纤维。
丙烯腈类纤维主要包括腈纶和粘胶纤维，其制造原理是通过丙烯腈的聚合反应制成丙烯腈树脂，再通过纺丝、拉伸和热定型等工艺制成纤维。
其他类合成纤维包括聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯等，其制造原理主要是通过聚合反应制成树脂，再通过纺丝、拉伸和热定型等工艺制成纤维。
合成纤维材料的制造技术进展1.高性能合成纤维材料的制备近年来，随着航空航天、体育用品、汽车等领域的需求，高性能合成纤维材料的研究成为热点。
目前，主要的研究方向包括超高强度合成纤维、耐高温合成纤维、耐化学腐蚀合成纤维等。
制备高性能合成纤维的方法主要有两种：一是通过分子设计，引入具有高性能特性的单体，如芳香族聚酯、聚酰亚胺等；二是通过物理或化学方法对已有的合成纤维进行改性，如液晶聚合物的应用、原位复合等。
2.生物基合成纤维材料的研发生物基合成纤维材料是以生物质为原料，通过化学合成方法制得的纤维。
与传统石油基合成纤维相比，生物基合成纤维具有可再生、环保等优点。
当前，生物基合成纤维的研究主要集中在聚乳酸（PLA）、聚己内酰胺（PA6）、聚羟基烷酸（PHA）等生物降解聚合物。
生物基合成纤维的制造技术主要包括生物质原料的制备、生物化学合成、聚合反应、纺丝、拉伸和热定型等工艺。
制备导电纤维的方法及其在柔性电子学中的应用研究
制备导电纤维的方法及其在柔性电子学中的应用研究随着柔性电子学技术的不断发展，导电纤维逐渐成为一种备受青睐的柔性电子材料。
相比传统的导电材料，导电纤维具有更好的柔性、可撕裂性和可定制性，可以在更多的场合和环境中应用。
本文将介绍一些当前流行的制备导电纤维的方法，以及导电纤维在柔性电子学中的应用研究。
一、制备导电纤维的方法1. 纳米线法纳米线法是制备导电纤维的一种常用的方法。
该方法利用纳米线自身的导电性能，将其组装成纤维，具有制备简单、成本低、生产规模可控等优点。
目前有很多纳米线用于制备导电纤维，如金属纳米线、碳纳米管等。
其中金属纳米线是常用的材料之一，因为其导电性好，可以用于制备各种导电器件。
2. 拉伸法拉伸法是将金属或非金属材料以拉伸的方式制备成具有导电性的纤维的方法。
例如，用银浆将聚乙烯酸钠涂覆在聚酯纤维上，再在其表面涂覆一层银膜，然后将其拉伸，制备成导电纤维。
该方法可以制备出具有较好导电性能的导电纤维，但需要考虑金属与非金属材料的结合和导电性能的影响。
3. 织物法织物法是将导电材料织成导电织物的方法。
例如，将碳纤维导电丝或导电纱织成导电布。
织物法可以制备出大面积的导电材料，具有成本低、生产规模可控等优点。
4. 微流控制备法微流控制备法是将导电材料溶液通过微流控芯片的微细孔道，使其在通道内形成草图状的导电材料纤维。
该方法可以制备出具有高导电性的导电纤维，具有制备精密度高、分布均匀、成本低等优点。
二、导电纤维在柔性电子学中的应用研究1. 柔性传感器导电纤维可以用于制备柔性传感器。
例如，将导电纤维编织成传感器阵列，可以检测物体的应变、压力、温度等信息，可用于体验装备、智能家居等领域。
此外，导电纤维还可以与聚合物材料结合，制备成柔性材料，用于制备可穿戴设备、肌电传感器等。
2. 柔性显示技术导电纤维可以用于制备柔性显示器件。
例如，将导电纤维制备成纤维晶体管和发光二极管，可以制备出柔性显示屏幕。
导电纤维还可以用于制备透明的导电材料，用于制作触摸屏幕、电容传感器等。
中国导电纤维发展现状及面临问题 产业发展迎来机遇期
中国导电纤维发展现状及面临问题产业发展迎来机遇期导电纤维具体指导电率大于10-7 (Ω•cm) -1的纤维，抗静电织物和抗电磁波辐射的导电织物是现在导电纤维制备成型后的主要用途，目前导电纤维的主要种类有：金属导电纤维、碳素导电纤维、有机导电纤维和复合型导电纤维：导电纤维主要种类导电纤维的导电性能不依靠吸湿和离子的转移，不受环境湿度影响，在相对湿度很低的环境下依然能表现出优良的导电性能，随着导电纤维新品种的不断研发和专利保护，导电纤维作为智能纤维在纺织服装、传感器、医用及其他各领域表现出了良好的应用前景。
导电纤维的应用资料来源：公开资料整理我国对导电纤维行业的管理采取了政府宏观调控和行业自律相结合的方式。
国家产业政策对导电纤维行业的发展起到了积极的引导作用，中央及地方政府出台的各项财政税收优惠政策及科技扶持政策推动着导电纤维企业的快速发展。
导电纤维产业相关政策资料来源：公开资料整理导电纤维产业在调整我国产业结构以及提高国民经济整体素质方面发挥着非常重要的作用，我国导电纤维产量呈上升趋势，2018年我国导电纤维产量约52.47万吨，同比2017年的47.63万吨增长了10.16%，近几年我国导电纤维产量情况如下图所示：2014-2018年中国导电纤维产量发布的《2019-2025年中国导电纤维市场竞争格局及投资战略研究咨询报告》数据显示：从2010年起我国就进入生物基、高科技纤维时代，在“中国制造2025”“大众创业、万众创新”“互联网+”“一带一路”的大形势下，导电纤维面临难得的发展机遇，2014-2018年中国导电纤维市场规模约121.05亿元，同比2017年的105.01亿元增长了13.25%，近几年我国导电纤维市场规模情况如下图所示：2014-2018年中国导电纤维市场规模导电纤维作为一种重要的功能材料，其应用范围逐渐变得广阔，市场上对导电纤维及导电纤维纺织品的需求日益增大，迫切需要实现导电纤维的产业化。
智能纤维综述精选全文
光敏变色机理：
①分子异构化； ②分子自由基离解； ③分子离子裂解； ④氧化还原反应。
33 日本：将螺吡喃类光敏化合物包裹在微胶囊中用于 纺织品印花。印花织物在350－400nm的紫外线照 射后，由无色变为浅蓝色或深蓝色。 T恤衫：1989年 供应市场
光致变色纱线：在紫外光照射下能产生橙、紫、 蓝、洋红、黄、红和绿等颜色。
犹如人体皮肤，主动智能型防水透湿 ——会呼吸的防水透湿织物
29 (3)亲水性涂层无孔膜防水透湿织物
在织物的内侧表面涂层整理特定组成的聚氨 酯（以分子量为400～2000的聚乙二醇为软段，含 量25％～45％）
透湿量：随聚合物中聚乙二醇含量和聚乙二醇嵌段 分子量的增大而增大，但防水性能和强度 随之下降。
4 (2)满足界面相容要求
★传感介质表面应与基体材料有良好的亲合能力； ★两者应具有近似的热膨胀系数。
(3)满足工艺相容要求 ★传感系统的埋入不应给基体材料的生产工艺带来 困难； ★传感介质能经受基体材料制作工艺中压力、温度、 电场、真空条件等的考验。
5 (4)满足场分布相容要求
传感系统不应影响基体材料内各种物理场(如 应力场、电磁场、振动模式等)的分布。
光敏变色纤维应用： 娱乐服装 安全服 装饰品 防伪制品
34 (2)热敏变色纤维
随温度变化颜色发生变化的纤维。
制备：将热敏变色剂充填到纤维内部； 将含热敏变色微胶囊的氯乙烯聚合物溶液 涂于纤维表面，经热处理使溶液成凝胶状。
热敏变色材料：有机、无机
液晶类：胆甾型液晶
35
热敏变色机理：
●螺旋体结构，对白光选择性吸收，并反射某些波长 的偏振光，表面反射和透射两种不同颜色的光；
智能纤维的制备与应用前景
智能纤维的制备与应用前景在当今科技飞速发展的时代，材料领域的创新不断推动着各个行业的进步。
智能纤维作为一种具有独特性能和广阔应用前景的新型材料，正逐渐引起人们的广泛关注。
智能纤维，顾名思义，是一种能够感知外界环境变化并做出相应响应的纤维材料。
其制备方法多种多样，每种方法都有其独特的特点和优势。
化学合成法是制备智能纤维的常用手段之一。
通过精确控制化学反应的条件和反应物的比例，可以合成出具有特定结构和性能的智能纤维。
例如，利用聚合反应制备具有温度响应性的聚合物纤维，当环境温度发生变化时，纤维的物理性质如长度、直径等会随之改变。
物理改性法则是在现有纤维的基础上进行处理，赋予其智能特性。
常见的有涂层技术，在纤维表面涂上一层具有敏感性能的材料，使其能够对外界刺激产生反应。
比如，在纤维表面涂覆一层导电材料，使其具有电响应性，可用于智能纺织品中的传感器。
此外，还有纳米技术的应用。
将纳米材料与纤维材料复合，可以显著改善纤维的性能。
纳米粒子的小尺寸效应和表面效应，能够使纤维在光学、电学等方面表现出优异的智能响应特性。
智能纤维的应用前景极为广阔，在医疗领域有着巨大的潜力。
例如，可用于制造智能绷带。
这种绷带能够实时监测伤口的状况，如温度、湿度和 pH 值等，并根据监测结果释放相应的药物，促进伤口的愈合。
在康复治疗中，智能纤维制成的可穿戴设备可以监测患者的运动状态和生理参数，为医生提供准确的数据，制定更个性化的康复方案。
在航空航天领域，智能纤维也能大显身手。
航天器的结构材料中使用智能纤维，可以实时监测材料的应力、应变等情况，提前发现潜在的故障和损伤，保障飞行安全。
而且，智能纤维制成的智能织物能够根据太空环境的变化调节温度和湿度，为宇航员提供更舒适的工作和生活环境。
在智能服装方面，智能纤维的应用更是充满了想象空间。
智能纤维制成的衣物可以根据人体的体温和活动情况自动调节保暖性能，还能通过集成的传感器监测人体的健康数据，如心率、血压等，并将这些数据实时传输到手机或其他设备上，实现健康管理的便捷化。
《Cu9S5-PPY双镀层涤纶导电纤维的制备及性能研究》
《Cu9S5-PPY双镀层涤纶导电纤维的制备及性能研究》Cu9S5-PPY双镀层涤纶导电纤维的制备及性能研究一、引言随着科技的发展，导电纤维因其独特的电性能和机械性能在众多领域中得到了广泛的应用。
Cu9S5/PPY（聚吡咯）双镀层涤纶导电纤维是一种新型的导电材料，它通过在涤纶纤维表面镀覆Cu9S5及PPY形成双层导电结构。
本文将详细探讨Cu9S5/PPY双镀层涤纶导电纤维的制备过程、结构与性能关系及其应用前景。
二、文献综述在过去的研究中，学者们对于导电纤维的制备与性能进行了大量研究。
通过文献综述可以发现，镀覆技术是实现导电纤维制备的重要手段。
Cu9S5因具有优良的导电性能和化学稳定性，常被用作导电涂层的材料。
而PPY作为一种具有高导电性和良好环境稳定性的聚合物，也被广泛应用于导电纤维的制备。
然而，将Cu9S5与PPY结合，形成双镀层导电纤维的研究尚不多见。
因此，研究Cu9S5/PPY双镀层涤纶导电纤维的制备及性能具有重要的理论和实践意义。
三、实验方法1. 材料与设备实验所需材料包括涤纶纤维、Cu9S5前驱体溶液、PPY溶液等。
设备主要包括电镀设备、干燥设备、电子显微镜等。
2. 制备过程（1）涤纶纤维预处理：将涤纶纤维进行清洗、干燥处理，以提高其表面活性。
（2）Cu9S5镀覆：将预处理后的涤纶纤维浸入Cu9S5前驱体溶液中，通过电镀法在纤维表面形成Cu9S5涂层。
（3）PPY镀覆：将覆盖有Cu9S5涂层的涤纶纤维再次进行清洗后，浸入PPY溶液中，通过电镀法形成PPY涂层。
3. 性能测试通过扫描电子显微镜观察纤维的表面形貌；利用四探针法测试纤维的电导率；进行机械性能测试等。
四、结果与讨论1. 表面形貌分析通过扫描电子显微镜观察发现，Cu9S5/PPY双镀层涤纶导电纤维表面光滑，Cu9S5与PPY涂层紧密贴合，无明显的缺陷和脱落现象。
2. 电性能分析四探针法测试结果表明，Cu9S5/PPY双镀层涤纶导电纤维具有较高的电导率，且电导率随PPY涂层厚度的增加而提高。
导电高分子材料的研究进展
导电高分子材料的研究进展一、本文概述导电高分子材料作为一种新兴的功能材料，因其独特的导电性能和可加工性，在电子、能源、生物医学等领域展现出广阔的应用前景。
本文旨在综述导电高分子材料的研究进展，重点关注其导电机制、性能优化以及实际应用等方面。
我们将简要介绍导电高分子材料的基本概念、分类和导电原理，为后续讨论奠定基础。
接着，我们将重点回顾近年来导电高分子材料在合成方法、性能调控以及导电性能提升等方面的研究成果。
本文还将探讨导电高分子材料在电子器件、能源存储与转换、生物传感器等领域的应用进展，并展望未来的发展趋势和挑战。
通过本文的综述，希望能够为相关领域的研究人员提供有价值的参考信息，推动导电高分子材料的进一步发展。
二、导电高分子材料的分类导电高分子材料可以按照其导电机制、化学结构、应用方式等多种维度进行分类。
从导电机制来看，导电高分子材料主要分为电子导电高分子和离子导电高分子两大类。
电子导电高分子主要依靠其共轭结构中的π电子进行导电，如聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩等；而离子导电高分子则通过离子在固态中移动实现导电，如聚电解质、离子液体等。
从化学结构上看，导电高分子材料主要包括共轭聚合物、金属络合物高分子、复合型导电高分子等。
共轭聚合物由于具有大的共轭体系和离域π电子，表现出优异的电子导电性；金属络合物高分子则通过金属离子与高分子链的配位作用，形成导电通道；复合型导电高分子则是通过在绝缘高分子基体中添加导电填料（如碳黑、金属粒子、导电聚合物等），实现导电性能的提升。
在应用方式上，导电高分子材料可以分为结构型导电高分子和复合型导电高分子。
结构型导电高分子本身即具有导电性，可以直接用于电子器件的制备；而复合型导电高分子则需要通过添加导电填料等方式实现导电性能的调控，其导电性能受填料种类、含量、分散状态等多种因素影响。
根据导电高分子材料的导电性能，还可以分为导电高分子、抗静电高分子和高分子电解质等。
导电高分子具有高的导电性，可以作为电极材料、电磁屏蔽材料等；抗静电高分子则主要用于防止静电积累，如抗静电包装材料、抗静电涂层等；高分子电解质则具有离子导电性，可应用于电池、传感器等领域。
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智能导电纤维的研究与开发进展0 前言目前,对高度刺激能产生智能响应的纤维及其制品的研究和开发已引起人们极大的关注。
智能纤维就是能够感知所处环境的变化(如机械、热、化学、光、温度、电磁等),并随之做出敏锐响应(发生突越性变化)的纤维。
合成纤维是高分子材料，一般都具有优越的电绝缘性能。
但电绝缘性能越高，电阻就越大，越容易产生很高的静电。
而静电高了一有机会就会放电，静电放电在特定场合又会引起爆炸和火灾，还会引起电击灾难。
因此，纤维制品在某些应用方面就有必要采用抗静电纤维来消除静电电荷。
但随着使用领域的推广和扩大，各种应用环境又对纤维的抗静电性能提出了更高的要求，于是又出现了导电纤维。
导电纤维不仅可以用来消除静电、吸收电磁波,而且由于电信号的探测和传输是探测技术中很重要的一个方面,因此,导电纤维在服装、医用、能源等领域都取得了非常成功和广泛的应用。
1 导电纤维的研究和发展现状自20世纪70年代开始,人们就在不断地研发导电纤维,随着研究的不断深入,不同类型的导电纤维被逐步开发,在各领域里起着重要的作用。
1.1 金属纤维最早问世的导电纤维是美国Brunswick公司所生产的不锈钢纤维Brunsmet,它是不锈钢丝反复穿过模具精细拉伸制成的纤维[2]。
后来有人将金属粉末混入成纤聚合物切片中再进一步纺成导电纤维,也有人采用将金属粉末沉积在多孔纤维表面的孔穴中的方法制取导电纤维[3]。
但这两种方法都有明显的不足之处,如将金属粉末混入成纤聚合物切片中,纺丝时常会发生喷丝孔堵塞的现象;若采用在多孔纤维表面孔穴中沉积金属粉末的方法,则需事先纺制特种纤维,这些给工业生产带来了困难且对纤维的性能有所损伤。
1.2 炭黑纤维及金属化合物导电纤维经过进一步研究人们又提出将含导电成分的高聚物与成纤聚合物一起复合纺丝来制备复合型导电纤维,所用的导电成分为炭黑或金属化合物微粒。
1974年,美国Dupont公司开发了以含炭黑的聚乙烯为芯,尼龙66为鞘的导电复合纤维———尼龙BCF[4]。
1989年,押田正博等又采用含CuI2微粒的聚乙烯为芯,聚酯为鞘,制得导电涤纶[5]。
炭黑导电纤维及金属化合物导电纤维的导电性耐久性较好,且导电性与湿度几乎无关。
1.3 导电聚合物纤维1977年,美国宾夕法尼亚大学的Mac Diarmid教授等人发现了导电聚乙炔,引起了人们极大的关注,从而开创了结构型导电聚合物发展的新局面。
近二十年来,研究导电纤维的重点转移到了导电高分子材料,主要是结构型导电聚合物。
所谓结构型导电聚合物即指不需要加入其他导电性物质而依靠本身结构即具导电性的聚合物。
以导电高分子材料为导电剂有其独特的优点:导电聚合物与普通线性聚合物一样,纺丝拉伸过程中会产生取向,这种导电的各向异性,提高了纤维轴向的导电性能[6]。
直接利用结构型导电聚合物制备导电纤维是制备导电纤维的一种新方法,纤维完全由导电高聚物组成,无需加入其他材料即可导电但是这种完全由导电聚合物制造出来的导电纤维难以适合很多纺织材料应用的要求,其使用价值很有限。
且由于导电高分子材料本身刚度大、难溶、难熔、成型困难,因此制备导电聚合物纤维较困难[7]。
1.4 导电聚合物涂层纤维人们利用掺杂导电聚合物电阻率大为降低的特点,将导电聚合物作为导电层覆盖在高聚物纤维的表面,从而使其具有导电性。
例如,White等人[8]采用电化学的方法在某种高聚物纤维的表面形成导电有机聚合物———聚苯胺的涂层,从而改善纤维的导电性。
这种方法简便易行,但遗憾的是:这种表面涂层只是覆盖在基质纤维表面,并不能均匀分布在整根纤维的截面上。
1989年,美国R.V.Gregory[9]以锦纶或涤纶为基质,采用“现场”吸附聚合法,使苯胺在基质纤维表面发生氧化聚合反应,聚苯胺均匀地沉积在基质纤维表面,并能有效渗入纤维内部,使纤维导电性能持久良好。
“现场”聚合法制备导电纤维既可赋予纤维耐久的导电性,又可较好地保持基体纤维的物理机械性能,是目前制备导电纤维常用的一种方法。
1.5 导电玻璃纤维导电玻璃纤维是玻璃镀金属技术和玻璃纤维表面处理技术相结合而开发出来的产品。
它在纤维表面镀上镍合金,其上面包敷导电性能良好的金属,在最外层有耐腐蚀性能好的金属材料保护膜。
它主要有导电性能好、比重小等特点,在集成电路和电磁设备上有广泛的应用。
日本将导电玻璃纤维用于隐身材料的研究已经取得成功[9]。
研究人员研究出一种高频高效吸波涂料,它具有由电阻抗变换层和低阻抗谐振层组成的两层结构,其中谐振层是由铁氧体、导电短纤维与树脂组成的复合材料。
该纤维可吸收1GHz~20 GHz的雷达波,吸收带宽达50%,吸收率达20 dB 以上。
美国B-2隐身轰炸机机身表面也采用了含有导电玻璃纤维的混杂复合材料。
2 导电纤维的性能导电纤维是以电子导电为机理的功能纤维。
其导电是利用导电体的静电诱导、电晕放电、泄漏等作用的综合效果而产生的。
由于纤维内部含有自由电子因此无湿度依赖性，即使在低湿度条件下也不会改变导电性能。
在纤维中混入0.55%—5%的导电纤维就可解决织物的带静电问题。
此外导电纤维的电荷半衰期很短在任何情况下都能在极短的时间内消除静电。
表1列出不同方法制得的导电纤维的性能。
3 导电纤维的发展现状及应用前景导电纤维——金属纤维、碳纤维、导电成分覆盖型纤维、导电成分复合（或混合型）纤维，由于导电性能优越且耐洗涤、耐摩擦等性能，所以广泛应用于纺织品、通用工程、耐热工程塑料、汽车制造、运动器材、航空及宇航等方面。
3.1导电纤维用于抗静电产品随着高科技的发展，静电障害所造成的后果已不仅仅限于安全问题。
静电放电造成的频谱干扰危害是在电子通信、航空航天以及一切应用现代电子设备仪器的场合导致设备运转故障信号丢失误码的直接原因之一。
在石油化工精密机械煤矿食品医药等行业均对静电的防护有特殊的要求。
3.2导电纤维用于电磁波屏蔽和吸附材料日本用表面敷铜的导电纤维桑达纶SS-N混纺或做成非织造布现已大量用于抗静电及电磁波屏蔽和吸收材料如作轮船的电磁波吸收罩等可防止雷达信号产生叠影利用导电纤维对电磁波的屏蔽性可用作精密电子元件电子仪器高频焊接机等电磁波屏蔽罩作为特殊要求房屋的墙壁天花板等的吸收无线电波的贴墙布或航空航天部门的电磁波屏蔽材料用化学镀或电镀法制得的导电布有较强的屏蔽微波作用若再复合一层电磁波吸收层即可用于从事雷达通讯电视转播医疗等工作人员的有效防微波工作服此外若将3%~8%的碳纤维金属铜纤维或混有镍纤维的玻璃纤维均匀分散在聚苯乙烯或其他热固性塑料中可制成有很好屏蔽电磁波性的薄膜并可改善薄膜的电性能和机械性能。
3.3 导电纤维用于织物传感器现今,许多导电纤维都已用于制造织物传感器,如金属(不锈钢)纤维、碳纤维、导电聚合物纤维、导电聚合物涂层纤维。
日本太阳工业公司用碳纤维开发了检测最大应变的传感器,可用于建筑物、道路、工厂、飞机、烟囱、索道等结构安全的诊断。
美国麻省理工学院的研究人员用不锈钢纤维在织物上刺绣出不同的电路,可以织成织物软键盘。
通过将导电纤维和绝缘纤维纱线的交替编织,制成可测压力的织物。
这种织物由三层组成,上下两层是电阻率为10Ω/cm的金银线与普通纱线的交织织物,中间是起隔离上下两层织物作用的较为稀疏的尼龙网。
当在织物上施加压力时,上下两层织物通过尼龙网的空隙实现接触,引起电信号的变化。
20世纪70年代末以来,导电聚合物的快速发展为传感器技术进步奠定了基础,目前导电聚合物单独或与光纤传感器结合用于温度、压力、电磁辐射、化学物质种类和浓度的检测。
近年来由英国Durham大学研制出的导电聚苯胺纤维具有半导体的特性,电导率高达1 900 S/cm,可以作为传感器使用。
由美国Milliken研究公司发明的聚吡咯涂层纤维技术,通过气相沉积或溶液聚合的方法,将导电的聚吡咯涂层在纤维表面制成织物传感器。
意大利Pisa大学的De Rossi将聚吡咯涂层在莱卡纤维表面制成智能手套,手指在弯曲或伸展时,莱卡纤维产生应变,从而聚吡咯的导电性能产生变化记录和分析电信号的变化,可探测出手指运动情况。
欧盟Electro Textiles公司于1999年利用导电纤维技术开发了压力敏感织物,这种织物可以准确地探测出受压力的部位。
3.4 导电纤维用于服装领域Philip公司已经开发出了音乐夹克、音乐键盘和运动夹克等系列产品,并通过将移动电话与服装相连接,实现服装的电子化和数字化。
其中运动夹克利用织物受拉伸后导电纤维导电性能的变化来探测手臂的运动情况,研究人员估计这种服装在姿态矫正方面也会有市场。
近年来开发的类似产品还有芬兰的智能服装(Smart Clothing),原型具有通讯、导航、使用者监测环境以及电加热四项功能,第一代夏季产品已在2001年夏天推出;比利时Starlab的智能服装(I-WEAR)由多层构成,其中之一是传感器;德国FAC服装设计公司推出的智能服装中集成了手机、录音机、MP3和GPS系统的功能。
3.5 导电纤维用于医用领域由美国Biokey公司开发的智能绷带将多种传感器植入织物中,可以探测细菌数量、湿度和氧气浓度等,并记录在电脑中,为治疗方案的改进提供依据。
由塑料光纤和导电纤维编织而成的“智能T恤”可以协助医务人员监测病人心跳、体温、血压、呼吸等生理指标,也可由监测人员了解和掌握运动员、宇航员、飞行员等的身体情况;还可制成婴儿睡衣监测婴儿呼吸,防止婴儿在睡眠时因窒息而死亡。
3.6 导电纤维用于其他领域智能导电纤维还可以用于国防工业、半导体/电子工业、能源工业汽车工业、运动器械等方面。
利用导电纤维制成的导电纺织品,其中的导电纤维可以将电信号从输入装置传送到适当的输出装置。
例如用于消防服,当消防人员在集中精力对付面前的火焰,却面临着身后增大的火焰的威胁时,一个埋在服装背后的传感器通过导电纤维与埋在服装前面的可以听见的警报器相连接,消防人员可及时得到信息而避免灾难[9]。
但目前研究和开发的智能导电纺织品还基本上处于“消极态”材料的阶段,即仅仅能感知外界环境的变化而不能调节自己以适应环境的变化,真正意义上的智能导电纺织品的问世还需科技工作者做出巨大的努力。
一旦研制出这类智能材料,其应用必将更为广泛。
4 结束语综上所述,导电纤维作为一类重要的智能材料已引起国内外材料界的广泛关注,其研究和开发正方兴未艾,并在各个领域具有良好的应用前景。
可以相信,随着科学技术的进步,智能材料将不断发展。
人类终究能把生命形式的各种高级功能赋予材料,从而开发出具有多种功能的智能产品。
导电纤维作为制造智能产品的主要品种之一,必将在材料领域取得越来越重要的地位。
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