Sebagai salah satu kelas material cerdas yang penting, serat konduktif telah menarik perhatian luas dari kalangan material di dalam dan luar negeri. Penelitian dan pengembangannya sedang meningkat, dan memiliki prospek penerapan yang baik pada pakaian, sensor, dan tekstil industri. Seiring dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, material pintar diyakini akan terus berkembang. Sebagai salah satu jenis utama tekstil pintar, serat konduktif tentunya akan mendapatkan posisi yang semakin penting di bidang material.
Serat elektrokonduktif biasanya mengacu pada serat yang resistansi spesifiknya di bawah 107Ω·cm dalam kondisi standar (kelembaban relatif 20 derajat, 65%). Kategorinya adalah sebagai berikut: Gambar
(1) Serat konduktif jenis senyawa logam, resistivitasnya 102-104Ω·cm, dibuat dengan metode pemintalan senyawa untuk mencampur partikel konduktif konsentrasi tinggi secara lokal ke dalam serat, partikel konduktif hitam menggunakan karbon hitam, seri putih menggunakan oksida logam Misalnya, permukaan oksida antimon yang mengandung sejumlah kecil oksida timah dilapisi dengan titanium dioksida, seratnya relatif ringan, fleksibel, dapat dicuci, dan mudah diproses; itu juga dapat secara kimia memperbaiki senyawa tembaga atau logam pelapisan listrik melalui pasca-pemrosesan.
(2) Serat konduktif logam. Serat jenis ini dibuat menggunakan sifat konduktif logam. Metode utamanya adalah metode penarikan langsung, yaitu kawat logam ditarik berulang kali melalui cetakan untuk membuat serat dengan diameter 4-16μm.
(3) Serat konduktif karbon hitam
Menggunakan sifat konduktif karbon hitam untuk membuat serat konduktif adalah metode yang lebih tua dan umum. Metodenya dapat dibagi menjadi tiga kategori berikut: Gambar
① Metode doping: Setelah mencampur karbon hitam dan bahan-pembentuk serat, karbon hitam membentuk struktur fase kontinu dalam serat, yang memberikan konduktivitas serat. Metode ini umumnya menggunakan metode pemintalan komposit inti-selubung, yang tidak mempengaruhi sifat fisik asli serat, tetapi juga membuat serat menjadi konduktif.
② Metode pelapisan: Metode pelapisan adalah dengan melapisi karbon hitam pada permukaan serat biasa. Metode pelapisan dapat menggunakan bahan pengikat untuk mengikat karbon hitam pada permukaan serat, atau langsung melunakkan permukaan serat dan mengikatnya dengan karbon hitam. Kekurangan dari cara ini adalah karbon hitam mudah rontok, rasa di tangan kurang baik, dan karbon hitam tidak mudah merata pada permukaan serat.
③ Perlakuan karbonisasi serat; beberapa serat, seperti serat poliakrilonitril, serat selulosa, serat berbasis pitch-, dll., setelah perlakuan karbonisasi, rantai utama serat sebagian besar terdiri dari atom karbon, yang menjadikan serat bersifat konduktif. Metode yang paling umum adalah metode perlakuan karbonisasi suhu rendah pada serat akrilik. gambar
(4) Serat polimer konduktif
Bahan polimer biasanya dianggap sebagai isolator, namun keberhasilan pengembangan bahan konduktif poliasetilen pada tahun 1970an mematahkan hal ini.
pola pikir tradisional. Setelah itu, lahirlah bahan konduktif polimer seperti polianilin, polipirol, dan politiofena. Manusia menghantarkan listrik ke bahan polimer.
Riset kinerja juga menjadi lebih luas. Ada dua metode utama untuk menyiapkan serat konduktif menggunakan polimer konduktif: (1) Metode pemintalan langsung bahan polimer konduktif (2) Metode pasca-pemrosesan.
Penerapan serat konduktif
Kain konduktif yang terbuat dari serat konduktif memiliki fungsi yang sangat baik seperti konduktivitas listrik, konduksi panas, pelindung dan penyerapan gelombang elektromagnetik, dll., dan banyak digunakan dalam jaring konduktif dan pakaian terusan konduktif di industri elektronik dan tenaga; pakaian listrik, permukaan pemanas listrik, dan perban pemanas listrik di industri medis; penerbangan, Penutup pelindung elektromagnetik untuk industri dirgantara dan elektronik presisi, dll. Serat konduktif dapat digunakan dalam bidang seperti tekstil antistatis, tekstil anti-radiasi elektromagnetik, tekstil pintar, dan tekstil militer.
Tekstil antistatis
Serat konduktif merupakan serat fungsional dengan mekanisme konduksi elektronik yang menghilangkan listrik statis melalui konduksi elektronik dan pelepasan korona. Karena serat mengandung elektron bebas, sifat antistatisnya tidak bergantung pada kelembapan; Serat konduktif Liheng memiliki waktu paruh-muatan yang pendek, dalam hal apa pun, serat ini dapat menghilangkan listrik statis dalam waktu yang sangat singkat, dan menggunakan serat konduktif untuk mencegah timbulnya listrik statis dan Bahayanya memiliki jangkauan adaptasi lingkungan yang luas. Menurut konduktivitas serat konduktif dan struktur kain, efek antistatis dapat dicapai dengan mencampurkan 0,05% hingga 5% serat konduktif ke dalam serat umum. Pakaian kerja terbuat dari serat konduktif dengan efek antistatik, cocok untuk ladang minyak, pemrosesan minyak bumi, tambang batu bara, industri elektronik, industri bahan fotosensitif, dan kejadian mudah terbakar dan meledak lainnya, dan juga cocok untuk pakaian steril bebas debu atau bahan filter khusus Tunggu.
Tekstil anti-radiasi elektromagnetik
Pelindung elektromagnetik adalah penggunaan bahan konduktif dengan resistivitas rendah-untuk memantulkan dan memandu arus elektromagnetik, dan menghasilkan polarisasi arus dan magnet yang berlawanan dengan medan magnet asli di dalam bahan konduktif, sehingga mengurangi efek radiasi medan elektromagnetik asli. Serat konduktif yang digunakan sebagai pelindung terhadap radiasi elektromagnetik memerlukan resistivitas yang sangat rendah, biasanya hanya 10-6 hingga 10-2Ω/cm. Dalam beberapa tahun terakhir, karena meluasnya penerapan peralatan elektronik dan listrik serta peralatan komunikasi, interferensi radiasi elektromagnetik menyebabkan kesalahan pengoperasian peralatan, gangguan gambar dan suara, dan membahayakan tubuh manusia, dll., yang menarik perhatian masyarakat terhadap pengembangan bahan pelindung elektromagnetik. gambar
Dengan menggunakan sifat pelindung elektromagnetik dari serat konduktif, bahan ini dapat digunakan untuk membuat pelindung elektromagnetik untuk komponen elektronik presisi,-mesin las frekuensi tinggi, dll., untuk membuat dinding dan langit-langit rumah dengan persyaratan khusus, dan penutup dinding yang menyerap gelombang radio. Di Jepang, serat konduktif yang dilapisi tembaga pada permukaannya dicampur atau dibuat menjadi kain bukan tenunan, yang kini banyak digunakan sebagai bahan pelindung dan penyerap gelombang elektromagnetik, seperti penutup penyerap gelombang elektromagnetik untuk kapal.
Sensor tekstil
Serat konduktif fleksibel terbuat dari tekstil sensor berdasarkan prinsip sensor elektronik. Memiliki keunggulan ringan dan mudah dibawa, serta banyak digunakan di berbagai bidang. Sensor fleksibel yang dapat dikenakan terutama ditujukan untuk mendeteksi dan memantau berbagai aktivitas manusia, dan memiliki beragam aplikasi dalam penginderaan gerakan, pemantauan kesehatan pribadi, robot cerdas, dan interaksi-manusia dengan komputer. gambar
Sensor regangan tradisional, seperti yang berbahan dasar foil logam dan semikonduktor, tidak dapat diterapkan pada sensor fleksibel yang dapat dipakai karena tidak memiliki fleksibilitas yang baik dan memiliki jangkauan deteksi yang kecil (<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.
Tekstil militer
Perang tekstil militer di masa depan akan menjadi perang informasi dalam-kondisi teknologi tinggi. Dalam perang seperti itu, laju operasinya cepat, frekuensi transisi ofensif dan defensifnya cepat, dan situasi perang berubah dengan cepat, dan peralatan tempur tentara tradisional tampaknya sangat terbelakang. Untuk meningkatkan kemampuan tempur prajurit secara menyeluruh di medan perang modern, perlu ditingkatkan kemampuan prajurit dalam memperoleh, mengolah, dan mengirimkan informasi, sehingga pemahaman prajurit terhadap situasi medan perang dapat mencapai tingkat yang lebih tinggi. Pakaian informasi yang terbuat dari serat konduktif memenuhi hal ini. Satu persyaratan. gambar
Kebanyakan serat konduktif sensitif terhadap listrik dan panas. Kain yang ditenun dari serat konduktif dapat mencegah pengintaian oleh peralatan pencitraan termal, dan dapat dibuat menjadi pakaian pelindung pencitraan termal untuk masing-masing prajurit. Serat konduktif digabungkan dengan substrat dielektrik rendah seperti resin dan karet untuk membuat bahan penyerap gelombang elektromagnetik, yang dapat menyerap gelombang radar, menghindari pelacakan radar, dan mencapai tujuan senjata dan peralatan siluman. Seragam militer-pengubah warna yang dikembangkan oleh Amerika Serikat adalah menambahkan sirkuit konduktif yang terdiri dari serat konduktif pada kain. Dengan mengontrol suhu, tinta termokromik pada seragam militer diubah, sehingga warna seragam militer berubah sesuai dengan warna lingkungan luar. Kamuflase yang reaktif terhadap lingkungan.
Penggunaan serat konduktif lainnya
Aplikasi lain Dengan memilih aditif konduktif fungsional, bahan serat dengan fungsi lain selain fungsi konduktif juga dapat dibuat, seperti antibakteri dan inframerah jauh. Mitsubishi Corporation Jepang menggunakan teknologi pemintalan komposit untuk mencampur-partikel keramik konduktif putih dengan konsentrasi tinggi di inti untuk membuat serat menjadi konduktif. Pada saat yang sama, karena partikel keramik yang ditambahkan memiliki karakteristik konversi cahaya-menjadi-panas, setelah mencampurkan serat ini dengan serat konvensional dalam jumlah 10%, suhu kain dapat dinaikkan hingga 28 derajat di bawah sumber cahaya. Serat ini tidak hanya membuat pemakainya merasa hangat, tetapi setelah dicuci dengan air, waktu penjemuran di bawah sinar matahari adalah 2/3 dari serat konvensional. Sifat{11}}cepat keringnya merupakan karakteristik tambahan dari serat ini. Karena partikel konduktif dari serat ini berada di inti serat, pemrosesan biasa, pencucian, pewarnaan, dll. tidak akan mempengaruhi konduktivitas serat.
