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智能導電纖維的研究與開發(fā)進展
耿文甜 2010/9/24
（接上頁）寬達50%,吸收率達20 dB以上。美國B-2隱身轟炸機機身表面也采用了含有導電玻璃纖維的混雜復合材料。
2 導電纖維的性能
導電纖維是以電子導電為機理的功能纖維。其導電是利用導電體的靜電誘導、電暈放電、泄漏等作用的綜合效果而產(chǎn)生的。由于纖維內(nèi)部含有自由電子因此無濕度依賴性，即使在低濕度條件下也不會改變導電性能。在纖維中混入0.55%—5%的導電纖維就可解決織物的帶靜電問題。此外導電纖維的電荷半衰期很短在任何情況下都能在極短的時間內(nèi)消除靜電。表1列出不同方法制得的導電纖維的性能。
3 導電纖維的發(fā)展現(xiàn)狀及應用前景
導電纖維——金屬纖維、碳纖維、導電成分覆蓋型纖維、導電成分復合（或混合型）纖維，由于導電性能優(yōu)越且耐洗滌、耐摩擦等性能，所以廣泛應用于紡織品、通用工程、耐熱工程塑料、汽車制造、運動器材、航空及宇航等方面。
3.1導電纖維用于抗靜電產(chǎn)品
隨著高科技的發(fā)展，靜電障害所造成的后果已不僅僅限于安全問題。靜電放電造成的頻譜干擾危害是在電子通信、航空航天以及一切應用現(xiàn)代電子設備儀器的場合導致設備運轉故障信號丟失誤碼的直接原因之一。在石油化工精密機械煤礦食品醫(yī)藥等行業(yè)均對靜電的防護有特殊的要求。
3.2導電纖維用于電磁波屏蔽和吸附材料
日本用表面敷銅的導電纖維桑達綸SS-N混紡或做成非織造布現(xiàn)已大量用于抗靜電及電磁波屏蔽和吸收材料如作輪船的電磁波吸收罩等可防止雷達信號產(chǎn)生疊影利用導電纖維對電磁波的屏蔽性可用作精密電子元件電子儀器高頻焊接機等電磁波屏蔽罩作為特殊要求房屋的墻壁天花板等的吸收無線電波的貼墻布或航空航天部門的電磁波屏蔽材料用化學鍍或電鍍法制得的導電布有較強的屏蔽微波作用若再復合一層電磁波吸收層即可用于從事雷達通訊電視轉播醫(yī)療等工作人員的有效防微波工作服此外若將3%~8%的碳纖維金屬銅纖維或混有鎳纖維的玻璃纖維均勻分散在聚苯乙烯或其他熱固性塑料中可制成有很好屏蔽電磁波性的薄膜并可改善薄膜的電性能和機械性能。
3.3 導電纖維用于織物傳感器
現(xiàn)今,許多導電纖維都已用于制造織物傳感器,如金屬(不銹鋼)纖維、碳纖維、導電聚合物纖維、導電聚合物涂層纖維。日本太陽工業(yè)公司用碳纖維開發(fā)了檢測最大應變的傳感器,可用于建筑物、道路、工廠、飛機、煙囪、索道等結構安全的診斷。美國麻省理工學院的研究人員用不銹鋼纖維在織物上刺繡出不同的電路,可以織成織物軟鍵盤。通過將導電纖維和絕緣纖維紗線的交替編織,制成可測壓力的織物。這種織物由三層組成,上下兩層是電阻率為10Ω/cm的金銀線與普通紗線的交織織物,中間是起隔離上下兩層織物作用的較為稀疏的尼龍網(wǎng)。當在織物上施加壓力時,上下兩層織物通過尼龍網(wǎng)的空隙實現(xiàn)接觸,引起電信號的變化。20世紀70年代末以來,導電聚合物的快速發(fā)展為傳感器技術進步奠定了基礎,目前導電聚合物單獨或與光纖傳感器結合用于溫度、壓力、電磁輻射、化學物質(zhì)種類和濃度的檢測。近年來由英國Durham大學研制出的導電聚苯胺纖維具有半導體的特性,電導率高達1 900 S/cm,可以作為傳感器使用。由美國Milliken研究公司發(fā)明的聚吡咯涂層纖維技術,通過氣相沉積或溶液聚合的方法,將導電的聚吡咯涂層在纖維表面制成織物傳感器。意大利Pisa大學的De Rossi將聚吡咯涂層在萊卡纖維表面制成智能手套,手指在彎曲或伸展時,萊卡纖維產(chǎn)生應變,從而聚吡咯的導電性能產(chǎn)生變化記錄和分析電信號的變化,可探測出手指運動情況。歐盟Electro Textiles公司于1999年利用導電纖維技術開發(fā)了壓力敏感織物,這種織物可以準確地探測出受壓力的部位。
3.4 導電纖維用于服裝領域
Philip公司已經(jīng)開發(fā)出了音樂夾克、音樂鍵盤和運動夾克等系列產(chǎn)品,并通過將移動電話與服裝相連接,實現(xiàn)服裝的電子化和數(shù)字化。其中運動夾克利用織物受拉伸后導電纖維導電性能的變化來探測手臂的運動情況,研究人員估計這種服裝在姿態(tài)矯正方面也會有市場。近年來開發(fā)的類似產(chǎn)品還有芬蘭的智能服裝(Smart Clothing),原型具有通訊、導航、使用者監(jiān)測環(huán)境以及電加熱四項功能,第一代夏季產(chǎn)品已
在2001年夏天推出;比利時Starlab的智能服裝(I-WEAR)由多層構成,其中之一是傳感器;德國FAC服裝設計公司推出的智能服裝中集成了手機、錄音機、MP3和GPS系統(tǒng)的功能。
3.5 導電纖維用于醫(yī)用領域
由美國Biokey公司開發(fā)的智能繃帶將多種傳感器植入織物中,可以探測細菌數(shù)量、濕度和氧氣濃度等,并記錄在電腦中,為治療方案的改進提供依據(jù)。由塑料光纖和導電纖維編織而成的“智能T恤”可以協(xié)助醫(yī)務人員監(jiān)測病人（未完，下一頁）
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