防电磁辐射材料与防电磁辐射纺织品的研究开发现状

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进入科技化时代以来,人类身边在使用各类电子产品及电器时,都会释放电磁辐射。而电磁辐射被被世界卫生组织列为第四大污染源,是人类生活中隐形“杀手”。为了防止电磁辐射对人类身体健康造成危害,防辐射材料就运用而生。目前,最方便有效的防止电磁辐射的方法是——采用电磁屏蔽。就是利用导电、导磁性能良好的金属网,通过反射效应和吸收效应,阻隔电磁辐射的传播。一般来说,金属网越细密、网眼越小,屏蔽效果越好。
   
那么防电磁辐射材料有哪些呢?
1. 多离子纤维
多离子电磁屏蔽织物,其是采用物理和化学工艺对金属离子化处理,由于织物以吸收电磁波为主,因而可避免二次污染。但是,由于采用化学镀、电镀工艺对制备的电磁屏蔽织物材料多以反射损耗为主,其稳定性较差,商业化的产品较少。
2. 金属纤维
金属纤维是一种区别于传统纺织原料(棉、毛、丝、麻和化纤等)的特种纤维,纤维直径可达1~80µm,比头发丝还细。金属纤维具有良好的导电、导热、导磁和耐高温性能,而且制造方法较简单。在普通纺织纤维中混入金属纤维的金属化织物不仅具有普通织物的服用性,还具有抗静电和抗电磁辐射等防护性能。金属纤维可以分为全金属纤维和金属混纺织物。金属混纺织物由金属丝和纱混纺织成的混纺成的,透气性好,十分柔软,超薄型的柔软如丝绸,可以多次洗涤 ,金属纤维性质稳定 ,保质期 5年以上。金属纤维包括铁纤维,不锈钢纤维,铜纤维和镍纤维。
3. 银纤维
随着社会的发展, 市场对纺织品的功能性要求也在不断地提高, 特别是具有抗菌同时又具有优良的防电磁屏蔽性能的镀银纤维织物备受关注。银纤是将银和纤维紧密聚合而成,具有永久性,不会因时间及洗涤而递减,即使经洗涤250次后,其抗菌功能仍然丝毫没降低。国内银纤维面料银纤维生产技术最常用的应该是“广布式植入镀银技术”,该技术是以化学纤维、棉纤维为基体,通过广布式植入镀银技术,使银离子芯巧妙而牢固地与纤维素结合成一体,从而大大的提高了产品的稳定性,把银离子性能发挥到最大。
4. 镀金属纤维
镀金属纤维是一种表面有金属涂层的非金属纤维,是以金属为皮、非金属纤维为芯的复合纤维。按涂层金属可分为:镀锌、镀银、镀铝、镀镍、镀铜等镀金属纤维。镀铬或铜的玻璃纤维纺成的纱,其挠曲寿命要比未镀纤维高数千倍;镀铝的玻璃纤维反射红外线能力很强,可用于制作高温防护服;镀银的玻璃纤维能焊接,可作导线;镀镍或铜的碳纤维,可提高碳纤维增强铝基复合材料的强度。
   
下面我们来了解一下电磁屏蔽织物
电磁屏蔽织物是兼具轻质、柔性和强力的极佳屏蔽材料,同时具有结构可控、编织灵活、轻柔耐洗等特点。电磁屏蔽织物的制备方式主要有两种:一是采用功能性纤维织造屏蔽织物;二是以后整理方式加工屏蔽织物。
   
用于电磁屏蔽织物的导电性材料主要有金属及本征导电高分子两大类。常用的导电纤维或金属功能层是不锈钢、银、铜、镍、铝等。本征导电高分子如PANi、PPy、PTh等在其他类型的电磁兼容或屏蔽产品上具有一定优势,但应用于电磁屏蔽织物时,存在颜色影响应用、设备腐蚀、耐洗涤性较差、加工成本偏高等问题。因此,目前得到广泛应用的电磁屏蔽织物依然是性价比较高的不锈钢纤维织物及表面镀覆金属的金属化织物。电磁波屏蔽面料中所含金属丝主要是不锈钢纤维和镍纤维,纤维直径约4 ~ 10μm。金属丝的含量在20% ~ 30%,但金属纤维的可纺性比普通纤维难度要大很多,必须进一步探索生产工艺,改善纺纱质量,提高生产效率及成品率。

在金属化纤维与织物方面,可采用化学镀工艺来生产电磁屏蔽面料,其导电率高,对电磁波多以反射损耗方式为主;也可采用银基复合镀技术,即先将纯天然织物进行真空溅射镀银处理,再经过一浴法复合镀亚金,制成的防辐射服具有超强的电磁波反射性能和极好的银镜效果。

电磁屏蔽织物具有良好的服用性能,可制备成电磁辐射防护服装,用于特殊工作环境中的从业人员或者孕妇等特殊群体的电磁辐射防护。在民用防辐射防护服中,“优加”“十月妈咪”“添香”等品牌曾一度受到大众的认可。例如,“优加”是由上海银盾纺织科技有限公司创立的品牌,其利用银纤维或者不锈钢金属纤维与其他纤维嵌织,制备了蚕丝银纤维系列、彩色银纤维系列、不锈钢金属系列等各种不同类型的防护服面料。

但随着消费者对防电磁辐射的关注度越来越高,各类防电磁辐射服装纷纷涌现,产品品质开始参差不齐。未来,行业应更关注防电磁辐射服相关标准的制定与实施,以规范市场,让消费者在选择产品时有据可依。

在许多前沿研究中,利用新型材料、创新技术或者结构来制备电磁屏蔽材料并不断提升其性能依然是热点。陕西科技大学马忠雷副教授、马建中教授和西北工业大学顾军渭教授课题组采用两步真空辅助过滤(TVAF)和热压技术,制备出具有双层结构的纳米复合电磁屏蔽材料ANF-MXene/AgNW。这种材料具有超柔韧性、优异的机械性和高效电磁屏蔽性能。当MXene/AgNW含量为80wt%时,双层结构的电导率高达3725.6 S/cm,能屏蔽99.999999%的入射电磁波。韩国延世大学Sang-Yong Ju教授团队和韩国工业技术研究所No-Hyung Park教授合作研发了一种具有高导电率的聚合物-多壁碳纳米管(MWNT)纳米复合材料,该纳米复合材料的电导率超过了100 S/m,成为迄今为止公开报道中聚合物/多壁碳纳米管纳米复合材料的最高值,在电磁屏蔽材料领域的应用极其广泛。

 

以上就是防电磁辐射材料与防电磁辐射纺织品的研究开发现状的所有内容了,下期见

 

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