כמעמד חשוב של חומרים אינטליגנטיים, סיבים מוליכים משכו תשומת לב רחבה מחוגי החומר בבית ומחוצה לה. המחקר והפיתוח שלה נמצאים במגמת עלייה, ויש להם סיכויי יישום טובים בביגוד, חיישנים וטקסטיל תעשייתי. מאמינים שעם התקדמות המדע והטכנולוגיה, חומרים חכמים ימשיכו להתפתח. כאחד הזנים העיקריים של טקסטיל חכם, סיבים מוליכים בוודאי יקבלו עמדה חשובה יותר ויותר בתחום החומרים.
סיב אלקטרוליכי מתייחס בדרך כלל לסיב שההתנגדות הספציפית שלו היא מתחת ל-107Ω·cm בתנאים סטנדרטיים (20 מעלות, 65% לחות יחסית). הקטגוריות הן כדלקמן: תמונות
(1) סיב מוליכים מסוג תרכובת מתכת, ההתנגדות היא 102-104Ω·cm, הוא עשוי בשיטת ספינינג מורכבים כדי לערבב חלקיקים מוליכים בריכוז גבוה באופן מקומי לתוך הסיב, חלקיקים מוליכים שחורים משתמשים בפחמן שחור, בסדרה לבנה משתמשים בתחמוצת מתכת. לדוגמה, פני השטח של תחמוצת אנטימון המכילה כמות קטנה של דו תחמוצת הפח הוא יחסית קל עם תחמוצת טיטניום, רחיץ וקל לעיבוד; זה יכול גם לתקן כימית את תרכובת הנחושת או ציפוי מתכת באמצעות עיבוד שלאחר.
(2) סיב מוליך מתכת. סוג זה של סיבים נעשה באמצעות תכונות המוליכות של מתכת. השיטה העיקרית היא שיטת הציור הישיר, כלומר, חוט המתכת נמשך שוב ושוב דרך תבנית כדי ליצור סיב בקוטר של 4-16 מיקרומטר.
(3) סיב מוליך שחור פחמן
שימוש בתכונות המוליכות של פחמן שחור לייצור סיבים מוליכים היא שיטה ישנה ונפוצה יותר. ניתן לחלק את השיטה לשלוש הקטגוריות הבאות: תמונה
① שיטת סימום: לאחר ערבוב של פחמן שחור וחומר{0} היוצר סיבים, הפחמן השחור יוצר מבנה פאזה רציף בסיב, מה שנותן לסיב מוליכות. שיטה זו משתמשת בדרך כלל בשיטת ספינינג הליבה המרוכבת-, שאינה משפיעה על התכונות הפיזיקליות המקוריות של הסיב, אלא גם הופכת את הסיב למוליך.
② שיטת ציפוי: שיטת הציפוי היא ציפוי פחמן שחור על פני השטח של סיבים רגילים. שיטת הציפוי יכולה להשתמש בחומר מקשר כדי לחבר את הפחמן השחור למשטח הסיבים, או לרכך ישירות את פני הסיבים ולקשר אותו עם הפחמן השחור. החיסרון בשיטה זו הוא שקל ליפול מהפחמן השחור, תחושת היד לא טובה, ולא קל לפזר את הפחמן השחור באופן שווה על פני הסיבים.
③ טיפול פחמימות סיבים; סיבים מסוימים, כגון סיבי פולי-אקרילוניטריל, סיבי תאית, סיבים על בסיס זפת- וכו', לאחר טיפול בפחמיזה, השרשרת העיקרית של הסיב היא בעיקר אטומי פחמן, מה שהופך את הסיב למוליך. השיטה הנפוצה ביותר היא שיטת הטיפול בפחם בטמפרטורה-נמוכה של סיבים אקריליים. תְמוּנָה
(4) סיב פולימרי מוליך
חומרים פולימרים נחשבים בדרך כלל כמבודדים, אבל הפיתוח המוצלח של חומרים מוליכים פוליאצילן בשנות ה-70 שבר את זה
חשיבה מסורתית. לאחר מכן נולדו ברציפות חומרים מוליכים פולימריים כמו פוליאנילין, פוליפירול ופוליתיופן. אנשים מוליכים חשמל לחומרים פולימריים.
גם מחקרי הביצועים הפכו נרחבים יותר. קיימות שתי שיטות עיקריות להכנת סיבים מוליכים באמצעות פולימרים מוליכים: (1) שיטת ספינינג ישיר של חומרים פולימריים מוליכים (2) שיטת עיבוד לאחר-.
יישום של סיבים מוליכים
לבדים מוליכים העשויים מסיבים מוליכים יש פונקציות מצוינות כמו מוליכות חשמלית, הולכת חום, מיגון ובליטה של גלים אלקטרומגנטיים ועוד, ונמצאים בשימוש נרחב ברשתות מוליכות ובסרבל מוליכים בתעשיות האלקטרוניקה והכוח; ביגוד חשמלי, משטחי חימום חשמליים ותחבושות חימום חשמליות בתעשייה הרפואית; תעופה, כיסוי מיגון אלקטרומגנטי לתעשיות תעופה וחלל ואלקטרוניקה מדויקת וכו'. ניתן להשתמש בסיבים מוליכים בתחומים כגון טקסטיל אנטי סטטי, טקסטיל אנטי-מקרינה אלקטרומגנטית, טקסטיל חכם וטקסטיל צבאי.
טקסטיל אנטי סטטי
סיב מוליך הוא סיב פונקציונלי עם הולכה אלקטרונית כמנגנון, המבטל חשמל סטטי באמצעות הולכה אלקטרונית ופריקת קורונה. מאחר שהסיב מכיל אלקטרונים חופשיים, תכונותיו האנטי-סטטיות אינן תלויות בלחות; לסיבים מוליכים של Liheng יש מחצית חיי טעינה- קצרים, בכל מקרה, הוא יכול לבטל חשמל סטטי בזמן קצר מאוד, ולהשתמש בסיבים מוליכים כדי למנוע יצירת חשמל סטטי ולסכנה יש מגוון רחב של התאמה סביבתית. על פי המוליכות של הסיב המוליך ומבנה הבד, ניתן להשיג את האפקט האנטי סטטי על ידי ערבוב של 0.05% עד 5% מהסיב המוליך בסיב הכללי. בגדי עבודה עשויים מסיבים מוליכים עם אפקט אנטי סטטי, מתאימים לשדות נפט, עיבוד נפט, מכרות פחם, תעשיית אלקטרוניקה, תעשיית חומרים רגישים לאור ואירועים דליקים ונפיצים אחרים, ומתאימים גם לביגוד סטרילי ללא אבק או חומרי סינון מיוחדים המתן.
טקסטיל אנטי-מקרינה אלקטרומגנטית
מיגון אלקטרומגנטי הוא השימוש בחומרים מוליכים-נמוכים כדי לשקף ולהנחות זרמים אלקטרומגנטיים, וליצור זרם וקיטוב מגנטי המנוגד לשדה המגנטי המקורי בתוך החומר המוליך, ובכך להפחית את השפעת הקרינה של השדה האלקטרומגנטי המקורי. סיבים מוליכים המשמשים כהגנה מפני קרינה אלקטרומגנטית דורשים התנגדות נמוכה מאוד, בדרך כלל רק 10-6 עד 10-2Ω/cm. בשנים האחרונות, עקב היישום הרחב של ציוד אלקטרוני וחשמלי וציוד תקשורת, הפרעות של קרינה אלקטרומגנטית גרמו לתקלה בציוד, למכשולים בתמונה ובקול, ולפגיעה בגוף האדם וכדומה, מה שעורר את תשומת לב האנשים לפיתוח חומרי מיגון אלקטרומגנטיים. תְמוּנָה
באמצעות תכונות המיגון האלקטרומגנטי של סיבים מוליכים, ניתן להשתמש בו לייצור מגנים אלקטרומגנטיים עבור רכיבים אלקטרוניים מדויקים, מכונות ריתוך-תדירות גבוהות וכו', לייצור קירות ותקרות של בתים עם דרישות מיוחדות, וחיפויי קירות הבולעים גלי רדיו. ביפן, סיבים מוליכים המצופים בנחושת על פני השטח מעורבבים או עשויים לבדים לא- ארוגים, שנמצאים כיום בשימוש נרחב כמיגון וספיגה של גלים אלקטרומגנטיים, כגון כיסויים לספוג גלים אלקטרומגנטיים לאוניות.
חיישן טקסטיל
הסיב המוליך הגמיש עשוי מטקסטיל חיישנים המבוסס על העיקרון של חיישנים אלקטרוניים. יש לו את היתרונות של קלילות וניידות, והוא נמצא בשימוש נרחב בתחומים שונים. חיישנים לבישים גמישים מוקדשים בעיקר לחישה ולניטור של פעילויות אנושיות שונות, ויש להם מגוון רחב של יישומים בחיישת תנועה, ניטור בריאות אישי, רובוטים חכמים ואינטראקציה עם-מחשב אנושית. תְמוּנָה
חיישני מתח מסורתיים, כגון אלו המבוססים על רדיד מתכת ומוליכים למחצה, אינם ניתנים ליישום על חיישנים לבישים גמישים מכיוון שאין להם גמישות טובה ויש להם טווח קטן לזיהוי (<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.
טקסטיל צבאי
המלחמה העתידית על טקסטיל צבאי תהיה מלחמת מידע בתנאי-היי-טק. במלחמות כאלה קצב המבצעים מהיר, תדירות המעברים ההתקפיים וההגנתיים מהירה, ומצב המלחמה משתנה במהירות, ונראה כי ציוד הלחימה המסורתי נמצא בפיגור רציני. כדי לשפר את יכולות הלחימה המקיפות של החיילים בשדה הקרב המודרני, יש צורך לשפר את יכולתם של החיילים לרכוש, לעבד ולהעביר מידע, כדי שהבנת החיילים את מצב שדה הקרב תוכל להגיע לרמה גבוהה יותר. בגדי מידע העשויים מסיבים מוליכים פשוט עונה על זה. דרישה אחת. תְמוּנָה
רוב הסיבים המוליכים רגישים לחשמל ולחום. הבד הארוג מסיבים מוליכים יכול למנוע סיור על ידי ציוד הדמיה תרמית, וניתן להפוך אותו לביגוד מגן להדמיה תרמית עבור חיילים בודדים. סיבים מוליכים מורכבים עם מצעים דיאלקטריים נמוכים כגון שרף וגומי כדי ליצור חומרים סופגי גלים אלקטרומגנטיים, שיכולים לספוג גלי מכ"ם, להימנע ממעקב אחר מכ"ם ולהשיג את המטרה של כלי נשק וציוד חמקני. המדים הצבאיים המשתנים-שפותחו על ידי ארצות הברית הוא הוספת מעגל מוליך המורכב מסיבים מוליכים לבד. על ידי שליטה בטמפרטורה משתנה הדיו התרמוכרומי במדי הצבא, כך שצבע מדי הצבא משתנה בהתאם לצבע הסביבה החיצונית. הסוואה תגובתית לסביבה.
שימושים אחרים בסיבים מוליכים
יישומים אחרים על ידי בחירת תוספים מוליכים פונקציונליים, ניתן להכין גם חומרי סיבים עם פונקציות אחרות מלבד הפונקציה המוליכה, כגון אנטיבקטריאלי ואינפרא אדום רחוק. תאגיד מיצובישי היפני משתמש בטכנולוגיית ספינינג מרוכבים כדי לערבב חלקיקי קרמיקה מוליכים לבנים-בריכוז גבוה בליבה כדי להפוך את הסיבים למוליכים. יחד עם זאת, מכיוון שלחלקיקי הקרמיקה שנוספו יש מאפיינים של המרת אור-ל-חום, לאחר מיזוג סיב זה עם סיבים רגילים בכמות של 10%, ניתן להעלות את הטמפרטורה של הבד ל-28 מעלות מתחת למקור האור. סיב זה לא רק גורם ללובש תחושה חמימה, אלא לאחר כביסה במים, זמן הייבוש שלו בשמש הוא 2/3 מזה של הסיבים הרגילים. מאפיין הייבוש המהיר- הוא מאפיין נוסף של סיב זה. מאחר והחלקיקים המוליכים של סיב זה נמצאים בליבת הסיב, העיבוד הרגיל, הכביסה, הצביעה וכו' לא ישפיעו על מוליכות הסיב.
