Kako provodljiva topli zrak netkana tkanina uravnotežuje vodljivost i prozračnost?

Kao novi funkcionalni materijal, Provodljiva netkana tkanina s vrućim zrakom Široko se koristi u pametnim nosima, medicinskom nadzoru, automobilskom interijeru i elektroničkoj opremi. Njegova najveća značajka je da materijalu može dati izvrsnu vodljivost uz održavanje lakoće, mekoće i prozračnosti tradicionalnih netkanih tkanina. Međutim, u praktičnim primjenama, kako poboljšati vodljivost bez žrtvovanja njegove prozračnosti postao je ključni tehnički problem u dizajnu i proizvodnji materijala.

1. Osnovna struktura i princip provodljive tkanine beztka
Provodljiva netkana tkanina od vrućeg zraka obično se izrađuje od polimernih materijala kao što su poliester (PET) i polipropilen (PP) kao osnovni materijal, a priprema se dodavanjem provodljivih punila (poput ugljične crne, grafena, metalnih nanočestica ili vodljivih polimera). Njegov postupak oblikovanja koristi tehnologiju vezanja vrućeg zraka za djelomično otopljenje i vezanje vlakana kroz visokotemperaturni protok zraka kako bi se stvorio trodimenzionalna porozna struktura.

Ova struktura ne samo da osigurava mehaničku čvrstoću i fleksibilnost materijala, već zadržava i veliki broj mikroporoznih kanala, postižući tako dobru prozračnost. Provodljivi učinak ovisi o stanju distribucije provodljivog punila u mreži vlakana i vodljivom putu formiranom njegovom međusobnom vezom.

2. Mehanizam kontradikcije i ravnoteže između vodljivosti i propusnosti zraka
U materijalnom dizajnu često postoji određena kontradikcija između vodljivosti i propusnosti zraka:

Zahtjevi za vodljivost: Da bi se dobila veća vodljivost, obično je potrebno povećati sadržaj vodljivih punila ili poboljšati njihovu povezanost u matrici, što može uzrokovati popunjavanje ili blokiranje vlakana.

Zahtjevi za propusnost zraka: Propusnost zraka ovisi o omjeru praznine i strukturi pora unutar materijala. Ako se vodljiva punila distribuiraju previše gusto, poroznost će se smanjiti i utjecati će cirkulacija zraka.
Stoga, za postizanje ravnoteže između njih dvoje, potrebno je započeti od sljedećih aspekata:

Optimizirajte vrstu i udio vodljivih punila
Odabir vodljivih punila s visokim omjerom i malim pragom perkolacije (poput ugljikovih nanocjevčica, grafena) može postići bolju vodljivost pri nižoj količini dodavanja, smanjujući na taj način utjecaj na strukturu propusnosti zraka.

Reguliranje rasporeda vlakana i strukture pora
Tijekom postupka vezanja vrućeg zraka, stupanj veze između vlakana kontrolira se podešavanjem brzine, temperature i vremena protoka zraka kako bi se osiguralo stvaranje stabilne trodimenzionalne strukture skeleta, zadržavajući dovoljno pora.
Kompozitni dizajn strukture
Provodljivi sloj i prozračni sloj su pozorno dizajnirani, poput prevlačenja površine vodljivim materijalima ili raspoređivanja provodljivih vlakana i običnih vlakana u slojevima, što može postići lokalnu vodljivu funkciju bez utjecaja na ukupnu prozračnost.
Uvođenje procesa mikroporoznog liječenja
Nakon što se materijal formira, mikroporozna struktura dalje nastaje fizičkim ili kemijskim metodama, što pomaže poboljšati prozračnost bez značajnog utjecaja na integritet provodljive mreže.

3. Učinkovitost i provjera u praktičnim primjenama
U pametnim nošenim uređajima, provodljive netkane tkanine s vrućim zrakom često se koriste za fleksibilne senzore, grijaće elemente ili antistatičke tkanine. Ovi scenariji primjene imaju visoke zahtjeve za udobnost materijala, tako da se prozračnost ne može zanemariti.

Eksperimentalni podaci pokazuju da optimizirana provodljiva netkana tkanina od vrućeg zraka ima otpornost manju od 10^3 Ω · cm i propusnost zraka veća od 50 l/(m² · s), što u potpunosti zadovoljava potrebe ljudskog nošenja udobnosti. Pored toga, materijal i dalje može održavati stabilna vodljiva svojstva nakon ponovljenog savijanja i istezanja, pokazujući dobru izdržljivost.

Provodvi tkanine s vrućim zrakom pokazuju veliki potencijal u uravnoteženju vodljivosti i prozračnosti. Kroz suradničku inovaciju znanosti o materijalima i tehnologiji prerade, ne samo da možemo riješiti funkcionalna ograničenja tradicionalnih materijala, već i proširiti njihove granice primjene u poljima u nastajanju. U budućnosti, kako tehnologija i dalje napreduje, takvi će materijali igrati važniju ulogu u područjima pametnog tekstila i fleksibilne elektronike.