فیبر رسانا| کاربرد ابریشم اینجاست

به عنوان یک کلاس مهم از مواد هوشمند، الیاف رسانا توجه گسترده ای را از دایره های مواد در داخل و خارج از کشور به خود جلب کرده اند. تحقیق و توسعه آن در حال رشد است و چشم انداز کاربردی خوبی در پوشاک، حسگرها و منسوجات صنعتی دارد. اعتقاد بر این است که با پیشرفت علم و فناوری، مواد هوشمند به توسعه خود ادامه خواهند داد. به عنوان یکی از انواع اصلی منسوجات هوشمند، الیاف رسانا مطمئناً جایگاه مهمی را در زمینه مواد به دست خواهند آورد.

فیبر رسانای الکتریکی معمولاً به فیبری اطلاق می شود که مقاومت ویژه آن در شرایط استاندارد (20 درجه، رطوبت نسبی 65٪) کمتر از 107Ω·cm باشد. دسته بندی ها به شرح زیر است: تصاویر

(1) فیبر رسانا از نوع ترکیب فلزی، مقاومت 102-104Ω· سانتی متر است، با روش ریسندگی ترکیبی برای مخلوط کردن ذرات رسانا با غلظت بالا به صورت موضعی در الیاف ساخته می شود، ذرات رسانای سیاه از کربن سیاه استفاده می کنند، سری سفید از اکسید فلز استفاده می کنند، به عنوان مثال، سطح اکسید آنتیموان حاوی مقدار کمی اکسید تانیم با مقدار کمی هم اکسید شده است. سبک، انعطاف پذیر، قابل شستشو و آسان برای پردازش؛ همچنین می تواند ترکیب مس یا آبکاری فلز را از طریق پس پردازش به صورت شیمیایی ثابت کند.

(2) فیبر رسانای فلزی. این نوع الیاف با استفاده از خواص رسانایی فلز ساخته می شود. روش اصلی، روش کشیدن مستقیم است، یعنی سیم فلزی بارها از طریق قالب کشیده می شود تا فیبری به قطر 4-16 میکرومتر ساخته شود.

(3) فیبر رسانا سیاه کربن

استفاده از خواص رسانایی کربن سیاه برای ساخت الیاف رسانا یک روش قدیمی و رایج است. این روش را می توان به سه دسته زیر تقسیم کرد: تصویر

① روش دوپینگ: پس از اختلاط کربن سیاه و مواد تشکیل‌دهنده فیبر{0}، کربن سیاه یک ساختار فاز پیوسته در فیبر ایجاد می‌کند که رسانایی فیبر را می‌دهد. این روش عموماً از روش ریسندگی ترکیبی غلاف{2}}هسته استفاده می‌کند که بر خواص فیزیکی اصلی فیبر تأثیر نمی‌گذارد، بلکه باعث رسانایی فیبر می‌شود.

② روش پوشش: روش پوشش دادن کربن سیاه روی سطح الیاف معمولی است. روش پوشش می تواند از یک چسب برای چسباندن کربن سیاه به سطح الیاف استفاده کند، یا مستقیماً سطح الیاف را نرم کرده و آن را با کربن سیاه پیوند دهد. عیب این روش این است که کربن سیاه به راحتی از بین می رود، حس دست خوب نیست و کربن سیاه به راحتی روی سطح فیبر پخش نمی شود.

③ درمان کربن سازی فیبر؛ برخی از الیاف، مانند فیبر پلی اکریلونیتریل، الیاف سلولزی، فیبر بر پایه گام-و غیره، پس از عملیات کربنیزاسیون، زنجیره اصلی الیاف عمدتاً اتم های کربن است که باعث رسانایی فیبر می شود. متداول‌ترین روش، روش{3}}کاربونیزاسیون الیاف اکریلیک در دمای پایین است. تصویر

(4) الیاف پلیمری رسانا

مواد پلیمری معمولاً به عنوان عایق در نظر گرفته می شوند، اما توسعه موفقیت آمیز مواد رسانای پلی استیلن در دهه 1970 این امر را شکست.

طرز فکر سنتی پس از آن مواد رسانای پلیمری مانند پلی آنیلین، پلی پیرول و پلی تیوفن متوالی متولد شدند. مردم جریان الکتریسیته را به مواد پلیمری هدایت می کنند.

تحقیقات عملکرد نیز گسترده تر شده است. دو روش اصلی برای تهیه الیاف رسانا با استفاده از پلیمرهای رسانا وجود دارد: (1) روش ریسندگی مستقیم مواد پلیمری رسانا (2) روش{3}}پست پردازش.

کاربرد فیبر رسانا

پارچه های رسانا ساخته شده از الیاف رسانا دارای عملکردهای عالی مانند هدایت الکتریکی، هدایت گرما، محافظ و جذب امواج الکترومغناطیسی و غیره هستند و به طور گسترده در شبکه های رسانا و لباس های رسانا در صنایع الکترونیک و برق استفاده می شود. لباس های برقی، سطوح گرمایش الکتریکی و بانداژهای گرمایش الکتریکی در صنعت پزشکی؛ هوانوردی، پوشش محافظ الکترومغناطیسی برای صنایع هوافضا و الکترونیک دقیق، و غیره. الیاف رسانا را می توان در زمینه هایی مانند منسوجات ضد الکتریسیته ساکن، منسوجات ضد اشعه الکترومغناطیسی، منسوجات هوشمند و منسوجات نظامی استفاده کرد.

منسوجات آنتی استاتیک

فیبر رسانا یک فیبر کاربردی با رسانایی الکترونیکی به عنوان مکانیزم است که الکتریسیته ساکن را از طریق هدایت الکترونیکی و تخلیه تاج از بین می برد. از آنجایی که فیبر حاوی الکترون های آزاد است، خواص آنتی استاتیک آن به رطوبت وابسته نیست. فیبر رسانای لیهنگ نیمه عمر کوتاهی دارد-، در هر صورت، می‌تواند الکتریسیته ساکن را در مدت زمان بسیار کوتاهی از بین ببرد و از فیبر رسانا برای جلوگیری از تولید الکتریسیته ساکن استفاده کند و خطر دارای طیف وسیعی از سازگاری محیطی است. با توجه به رسانایی فیبر رسانا و ساختار پارچه، اثر ضد الکتریسیته ساکن را می توان با مخلوط کردن 0.05٪ تا 5٪ از فیبر رسانا در فیبر عمومی به دست آورد. لباس کار ساخته شده از الیاف رسانا با اثر ضد الکتریسیته ساکن، مناسب برای میادین نفتی، فرآوری نفت، معادن زغال سنگ، صنایع الکترونیک، صنایع مواد حساس به نور و سایر موارد قابل اشتعال و انفجار، و همچنین مناسب برای لباس های استریل بدون گرد و غبار یا مواد فیلتر مخصوص صبر کنید.

منسوجات ضد تشعشعات الکترومغناطیسی-

محافظ الکترومغناطیسی استفاده از مواد رسانا با مقاومت کم- برای بازتاب و هدایت جریان های الکترومغناطیسی و ایجاد جریان و قطبش مغناطیسی مخالف میدان مغناطیسی اصلی در داخل ماده رسانا است و در نتیجه اثر تشعشع میدان الکترومغناطیسی اصلی کاهش می یابد. الیاف رسانا که به عنوان محافظت در برابر تشعشعات الکترومغناطیسی مورد استفاده قرار می گیرند، به مقاومت بسیار کمی نیاز دارند، معمولاً فقط 10-6 تا 10-2Ω/cm. در سالهای اخیر به دلیل کاربرد گسترده تجهیزات الکترونیکی و الکتریکی و تجهیزات ارتباطی، تداخل پرتوهای الکترومغناطیسی باعث عملکرد نادرست تجهیزات، موانع تصویر و صدا و آسیب به بدن انسان و ... شده است که توجه مردم را به توسعه مواد محافظ الکترومغناطیسی برانگیخته است. تصویر

با استفاده از خواص محافظ الکترومغناطیسی فیبرهای رسانا، می توان از آن برای ساخت سپرهای الکترومغناطیسی برای قطعات الکترونیکی دقیق، دستگاه‌های جوشکاری با فرکانس بالا و غیره برای ساخت دیوارها و سقف‌های خانه‌ها با شرایط خاص و پوشش‌های دیواری که امواج رادیویی را جذب می‌کنند، استفاده کرد. در ژاپن، الیاف رسانا که روی سطح با مس پوشانده شده‌اند، ترکیب می‌شوند یا به پارچه‌های{3} غیر بافته می‌شوند، که اکنون به‌طور گسترده به عنوان محافظ امواج الکترومغناطیسی و مواد جذب‌کننده، مانند پوشش‌های جذب امواج الکترومغناطیسی برای کشتی‌ها، استفاده می‌شوند.

سنسور نساجی

فیبر رسانای انعطاف پذیر از پارچه های حسگر بر اساس اصل سنسورهای الکترونیکی ساخته شده است. دارای مزایای سبکی و قابل حمل بودن است و به طور گسترده در زمینه های مختلف استفاده می شود. حسگرهای پوشیدنی قابل انعطاف عمدتاً به سنجش و نظارت بر فعالیت‌های مختلف انسانی اختصاص داده شده‌اند و طیف گسترده‌ای از کاربردها در سنجش حرکت، نظارت بر سلامت شخصی، روبات‌های هوشمند و تعامل انسان{2}}رایانه دارند. تصویر

سنسورهای کرنش سنتی، مانند حسگرهای مبتنی بر فویل های فلزی و نیمه هادی ها، نمی توانند برای سنسورهای پوشیدنی انعطاف پذیر اعمال شوند، زیرا انعطاف پذیری خوبی ندارند و محدوده قابل تشخیص کمی دارند.<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.

منسوجات نظامی

جنگ آینده برای منسوجات نظامی یک جنگ اطلاعاتی در شرایط{0}}فناوری بالا خواهد بود. در چنین جنگ‌هایی سرعت عملیات سریع است، دفعات انتقال تهاجمی و تدافعی سریع است و وضعیت جنگ به سرعت در حال تغییر است و به نظر می‌رسد تجهیزات رزمی سنتی سربازان به طور جدی عقب مانده است. برای بهبود قابلیت های رزمی همه جانبه سربازان در میدان نبرد مدرن، لازم است توانایی سربازان در کسب، پردازش و انتقال اطلاعات بهبود یابد تا درک سربازان از وضعیت میدان نبرد به سطح بالاتری برسد. لباس های اطلاعاتی ساخته شده از الیاف رسانا این را برآورده می کند. یک نیاز تصویر

بیشتر الیاف رسانا به الکتریسیته و گرما حساس هستند. پارچه بافته شده از الیاف رسانا می تواند از شناسایی توسط تجهیزات تصویربرداری حرارتی جلوگیری کند و می تواند به لباس محافظ تصویربرداری حرارتی برای سربازان تبدیل شود. الیاف رسانا با زیرلایه‌های دی الکتریک کم مانند رزین و لاستیک ترکیب می‌شوند تا مواد جاذب امواج الکترومغناطیسی را بسازند که می‌توانند امواج رادار را جذب کنند، از ردیابی رادار جلوگیری کنند و به هدف سلاح‌ها و تجهیزات رادارگریز دست یابند. یونیفرم نظامی تغییر رنگ- که توسط ایالات متحده ایجاد شده است، افزودن یک مدار رسانا متشکل از الیاف رسانا به پارچه است. با کنترل دما جوهر ترموکرومیک لباس نظامی تغییر می کند به طوری که رنگ لباس نظامی با توجه به رنگ محیط خارجی تغییر می کند. یک استتار واکنش پذیر به محیط زیست.

سایر کاربردهای فیبر رسانا

کاربردهای دیگر با انتخاب افزودنی‌های رسانای کاربردی، می‌توان مواد الیافی با عملکردهای دیگری علاوه بر عملکرد رسانا، مانند آنتی باکتریال و مادون قرمز دور، تهیه کرد. شرکت میتسوبیشی ژاپن از فناوری چرخش کامپوزیت برای مخلوط کردن ذرات سرامیکی رسانای سفید با غلظت بالا در هسته استفاده می‌کند تا فیبر را رسانا کند. در عین حال، چون ذرات سرامیکی اضافه شده دارای ویژگی تبدیل نور به گرما هستند، پس از اختلاط این الیاف با الیاف معمولی به میزان 10 درصد، می توان دمای پارچه را در زیر منبع نور تا 28 درجه افزایش داد. این الیاف نه تنها احساس گرما را در کاربر ایجاد می کند، بلکه پس از شستشو با آب، زمان خشک شدن آن در آفتاب 2/3 الیاف معمولی است. خاصیت خشک شدن سریع{11}}ویژگی دیگر این فیبر است. از آنجایی که ذرات رسانای این فیبر در هسته الیاف قرار دارند، عملیات معمول، شستشو، رنگرزی و غیره تاثیری بر رسانایی فیبر نخواهد داشت.