كيف يمكن توازن النسيج غير المنسوج في الهواء الساخن الموصل والتنفس؟

كمواد وظيفية جديدة ، نسيج غير منسوج الهواء غير منسوج هواء موصل يستخدم على نطاق واسع في الأجهزة القابلة للارتداء الذكية ، والمراقبة الطبية ، والتصميمات الداخلية للسيارات والمعدات الإلكترونية. أكبر ميزة لها هي أنه يمكن أن يعطي المواد الموصلية الممتازة مع الحفاظ على خفة ونعومة وتنفس الأقمشة التقليدية غير المنسوجة. ومع ذلك ، في التطبيقات العملية ، أصبحت كيفية تحسين الموصلية دون التضحية بأنفاسها مشكلة فنية رئيسية في تصميم المواد والتصنيع.

1. الهيكل الأساسي ومبدأ النسيج غير المنسوج للهواء الساخن الموصل
عادةً ما يكون النسيج غير المنسوج في الهواء الساخن موصلًا من مواد البوليمر مثل البوليستر (PET) والبولي بروبيلين (PP) كمواد أساسية ، ويتم تحضيرها عن طريق إضافة مواد موصلة (مثل الكربون الأسود ، الجرافين ، الجسيمات النانوية المعدنية أو البوليمرات المتصلية). تستخدم عملية صبها تقنية ربط الهواء الساخن لإذابة الألياف وربطها جزئيًا من خلال تدفق الهواء ذي درجة الحرارة العالية لتشكيل بنية مسامية ثلاثية الأبعاد.

لا يضمن هذا الهيكل فقط القوة الميكانيكية ومرونة المادة ، ولكنها تحتفظ أيضًا بعدد كبير من القنوات الدقيقة ، وبالتالي تحقيق قابلية للتنفس الجيدة. يعتمد الأداء الموصل على حالة توزيع الحشو الموصل في شبكة الألياف والمسار الموصل الذي يتكون من رابطه البيني.

2. آلية التناقض والتوازن بين الموصلية ونفاذية الهواء
في تصميم المواد ، غالبًا ما يكون هناك تناقض معين بين الموصلية ونفاذية الهواء:

متطلبات الموصلية: من أجل الحصول على توصيل أعلى ، من الضروري عادةً زيادة محتوى الحشو الموصل أو تعزيز اتصالها في المصفوفة ، مما قد يتسبب في ملء أو حظر فجوات الألياف.

متطلبات نفاذية الهواء: تعتمد نفاذية الهواء على نسبة الفراغ وهيكل المسام داخل المادة. إذا تم توزيع الحشو الموصل بشكل كثيف ، فسيتم تقليل المسامية وسيتأثر الدورة الدموية.
لذلك ، لتحقيق توازن بين الاثنين ، من الضروري البدء من الجوانب التالية:

تحسين نوع ونسبة الحشو الموصل
يمكن أن يحقق اختيار مواد موصلة مع نسبة العرض إلى الارتفاع العالية وعتبة الترشيح المنخفضة (مثل الأنابيب النانوية الكربونية ، الجرافين) الموصلية بشكل أفضل بكمية إضافة أقل ، مما يقلل من التأثير على بنية نفاذية الهواء.

تنظيم ترتيب الألياف وهيكل المسام
أثناء عملية الترابط في الهواء الساخن ، يتم التحكم في درجة الترابط بين الألياف عن طريق ضبط سرعة تدفق الهواء ودرجة الحرارة والوقت لضمان تكوين هيكل هيكل عظمي ثلاثي الأبعاد مستقر مع الحفاظ على مساحة مسام كافية.
تصميم الهيكل المركب
تم تصميم الطبقة الموصلة والطبقة القابلة للتنفس ، مثل طلاء السطح بالمواد الموصلة ، أو ترتيب الألياف الموصلة والألياف العادية في الطبقات ، والتي يمكن أن تحقق وظيفة موصلة محلية دون التأثير على التهوية الكلية.
إدخال عملية معالجة microporous
بعد تشكيل المادة ، يتم تشكيل بنية microporous بشكل أكبر من خلال الطرق الفيزيائية أو الكيميائية ، مما يساعد على تحسين التهوية دون التأثير بشكل كبير على سلامة الشبكة الموصلة.

3. الأداء والتحقق في التطبيقات العملية
في الأجهزة الذكية القابلة للارتداء ، غالبًا ما تستخدم الأقمشة غير المنسوجة في الهواء الساخن لأجهزة استشعار مرنة أو عناصر التدفئة أو الأقمشة المضادة لله. تحتوي سيناريوهات التطبيق هذه على متطلبات عالية لراحة المادة ، وبالتالي لا يمكن تجاهل التهوية.

تُظهر البيانات التجريبية أن النسيج غير المنسوج بالهواء الساخن الموصل المحسّن لديه مقاومة أقل من 10^3 ω · سم ونفاذية الهواء لأكثر من 50 لتر/(م² · S) ، والتي تلبي احتياجات الراحة البشرية تمامًا. بالإضافة إلى ذلك ، لا يزال بإمكان المادة الحفاظ على خصائص موصلة مستقرة بعد الانحناء والتمدد المتكرر ، مما يدل على متانة جيدة.

تظهر الأقمشة غير المنسوجة في الهواء الساخن إمكانات كبيرة في موازنة الموصلية والتنفس. من خلال الابتكار التعاوني لعلوم المواد وتكنولوجيا المعالجة ، لا يمكننا فقط حل القيود الوظيفية للمواد التقليدية ، ولكن أيضًا توسيع حدود تطبيقاتها في المجالات الناشئة. في المستقبل ، مع استمرار التقنية في التقدم ، ستلعب هذه المواد دورًا أكثر أهمية في مجالات المنسوجات الذكية والإلكترونيات المرنة .