第一情报 ---材料工业

智能布

供稿人:卞志昕  供稿时间:2006-9-22   关键字:智能  布  纺织  纳米  
透气防水滑雪夹克、防皱抗污纺织品、暖脚材料、可洗涤床垫,这些都是特殊的纺织产品,因为在这些产品中都使用了纳米材料,使这些传统的产品具有了新的功效。Nano-Tex公司还在2005年开发了不沾液体,减少静电,防止污渍,并不影响手感的服饰材料,并计划进一步扩展其Coolest Comfort家族产品。如此多的产品都表明了纳米材料在纺织领域已经占有重要地位,纺织已成为纳米技术的一个重要体现领域。
 
但如果你认为现在的纳米技术布只是能抗食物污渍的卡其布而已,那就有点过时了。
 
如今,出现了一种智能布,这种布可实现电活化,并能解决众多工程化问题。这些智能纺织品可以帮助人们构建灵活的传感系统,检测化学物质,产生移动能量及完成一些其他任务。人们日常生活中接触的物体表面,70%都是纺织品。一旦这些纺织品能承载数据和电能量,这将形成一个应用的新世界。
智能布材料
与普通的单一材料不同,这种电活性智能布是多种纺织品和电导材料的组合体。虽然生产者通常都基于弹性纤维,如莱卡,但多数仍采用大量的合成和天然纤维。智能布还可通过不同的编制、机织和无纺布制造。由于具有电性质,智能布一般包含细小金属线,或存在于布的纱线中,或沿着纺织纤维设置。另有一些智能布采用内导聚合物或将纳米复合物作为涂层沉积在纺织纤维上。
智能布工艺
最新的两种智能布是基于纳米技术制造聚合物-纺织纤维导体来达到的。一种是NanoSonic公司最近研发的静电自组装工艺。该工艺原先是用来制造自主弹性传感膜的。这种自组装工艺可在纺织纤维表面注入不同的纳米复合物,这样可具有高电导性,块电阻值达到10–5Ω·cm。
另一种技术是将导体纤维相互缠绕,其来自于Eeonyx。该公司对纺织品涂上了搀杂聚吡咯的内导聚合物。该公司将聚合物材料聚集在纺织品表面,使涂层材料填充进表面缝隙,与纤维间形成物理键。
智能布障碍
但智能布也遇到了设计上困难。由于涉及物理和纺织两大学科,电气工程师和纺织设计者各有各的定义,将两者技术统一起来则是最大的问题。工程师需要将布与传统刚性的电子产品结合起来,这就需要一种对其连接和界面设计采用一种新的技术。
在许多传感应用上,智能布还不是低成本的选择。然而,即使智能布还不够便宜,但其提供的更自由的传感设计仍极具潜力。
智能布应用
对于工程人员来说,智能布的最大应用将在应力传感和压力监控系统。此外,由于智能布可覆盖大面积,因此在包括市政建筑,例如桥、道路和高楼建筑等方面都可实施;其能符合多种表面的特点,还可使其对运动中的人体有应用价值。现在,智能布的应用正在向更远的商业化方法发展,包括开关和控制消费电子产品。
智能布产品
在该领域的领先者,Eleksen公司已提供了一种触碰敏感布来控制可机洗并能控制收音机的滑雪夹克。同时,该公司还发明了一种可携带、无线布式键盘,可承受辊、折叠,甚至碾压。Eleksen的这种布具有多层纺织层,其中包含了三种电活性层。两层导体层在外部,内有电阻层将电导层分离,直到有力将这些层压合。通过测量不同点的电压下降值,可决定在哪处施加多大的压力。
          
虽然Eleksen产品目前主要聚焦于消费电子产品,但其已开始关注不同人机界面应用的潜能,如在汽车内饰和应用上。在智能布的耐久性上,Eleksen完成了大量机械测试,包括1000万次压力循环测试,3万次压辊和折叠后的磁滞测试。此外,还公司还可根据用户需求提供可控制电子产品的多种智能布形式产品。
 
Textronics正为医学监控系统研究一种光-电运动传感器。这种传感器结合了光源和光检测器在布中,由于布伸长后再还原其原来形状,不同量的光将会透过布的针织结构。这种光传感器的一种应用是病人的衣服,可以监测病人呼吸或心跳。
参考文献
[1] Joseph Ogando, et al., Fabrics get smart,http://www.edn.com/index.asp?layout=article&articleid=CA6356064&spacedesc=features
 
[2] 卞志昕,继续的“平易近人”——《Forbes》2005年十大纳米产品,http://www.istis.sh.cn/list/list.asp?id=2542
 
[3] 卞志昕,“平易近人”的纳米产品——从《Forbes》年度十大纳米科技产品谈起,http://www.istis.sh.cn/list/list.asp?id=2020
 
[4] http://www.eleksen.com/

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