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一種具有電磁屏蔽、個人熱管理和紅外偽裝功能的防護(hù)紡織品

電磁兼容EMC ? 來源:電磁兼容EMC ? 2023-11-30 09:38 ? 次閱讀

在纖維表面涂覆功能活性介質(zhì)是實(shí)現(xiàn)紡織品功能化的有效途徑,而功能介質(zhì)與紡織品之間的結(jié)合牢度直接影響其服役性能。因此,提升功能紡織品的耐久性一直是需要解決的關(guān)鍵問題。近期,江南大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)制備了一種具有電磁屏蔽、個人熱管理和紅外偽裝功能的防護(hù)紡織品,且具有良好的耐久性,有望應(yīng)用于軍用和民用領(lǐng)域。

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研究人員首先在富含羥基的MXene納米片表面引入天然多酚化合物沒食子酸(GA),在引入羧基的同時提升了MXene納米片的抗氧化性。與此同時,對天然棉織物進(jìn)行了羧基化預(yù)處理,且引入交聯(lián)劑金屬離子。在金屬離子的輔助下,利用簡易的真空輔助沉積方式使MXene@GA有序沉積在纖維表面,在保留紡織品親膚、透氣和透濕性的同時,憑借MXene的優(yōu)異特性,交聯(lián)紡織品可以實(shí)現(xiàn)高效電磁屏蔽、出色的雙驅(qū)動(焦耳和太陽能)加熱保暖和熱紅外偽裝功能。

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由于表面攜帶大量的親水性基團(tuán),MXene納米片表現(xiàn)出優(yōu)異的水分散性。對納米片進(jìn)行GA改性后,其橫向尺寸增大,片層間距變大。此外,天然多酚化合物GA具有清除自由基的抗氧化活性,MXene@GA納米片分散液在自然環(huán)境中放置一個月后仍呈現(xiàn)出初始的墨綠色,保留了納米片的微觀形貌,這與未改性的MXene納米片形成了鮮明的對比。

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通過真空輔助沉積的方式,制備了金屬離子交聯(lián)的MXene@GA紡織品。憑借MXene出色的導(dǎo)電性,交聯(lián)紡織品可以實(shí)現(xiàn)超過300 S/m的電導(dǎo)率,在10次常規(guī)洗滌后仍維持低電阻,在經(jīng)受1000次循環(huán)彎折后其電阻稍有增大,展現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定導(dǎo)電性能;此外,交聯(lián)紡織品仍保留較好的透氣和透濕性,具有一定的疏水性和可穿戴性。

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交聯(lián)紡織品具有高電導(dǎo)率,有望實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的電磁屏蔽性能。在X波段內(nèi),單層紡織品的平均電磁屏蔽效能(EMI SET)超過35 dB,折疊四層可以達(dá)到55 dB,且其機(jī)制是以反射為主的電磁屏蔽。此外,紡織品在洗滌10次后,其EMI SET仍可達(dá)到25 dB;彎折1000次后,EMI SET仍保留了87.8%。

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交聯(lián)紡織品可以在低驅(qū)動電壓下實(shí)現(xiàn)焦耳加熱,且加熱溫度具有靈活可調(diào)性,在長時間加熱和循環(huán)加熱測試中,其飽和溫度基本一致,說明加熱的安全可靠性高。此外,基于傅里葉導(dǎo)熱定律構(gòu)建了一維穩(wěn)態(tài)傳熱模型,分析了加熱和冷卻過程,發(fā)現(xiàn)交聯(lián)紡織品的焦耳加熱性能具有明顯優(yōu)勢。

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憑借MXene優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)化效率,交聯(lián)紡織品有望實(shí)現(xiàn)高效利用太陽能。戶外環(huán)境的交聯(lián)紡織品的表面溫度最高可達(dá)42.1 ℃,比純棉紡織品高出10 ℃。

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從紅外熱測試結(jié)果可以看出,交聯(lián)紡織品具有最低的表面檢測溫度,比原始棉低近40℃。這是因?yàn)镸Xene具有低的中紅外發(fā)射率,可以賦予紡織品熱偽裝性能。交聯(lián)紡織品具有透氣性和柔軟性,既可以覆蓋在人體表面?zhèn)窝b皮膚表面溫度,還可用于高溫物體的熱偽裝,這對軍事領(lǐng)域的反偵察和安全保護(hù)具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

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據(jù)悉,該研究成果以“Antioxidant MXene@GA Decorated Textile Assisted by Metal Ion for Efficient Electromagnetic Interference Shielding, Dual-Driven Heating and Infrared Thermal Camouflage” 為題發(fā)表在Advanced Fiber Materials上。

文章來源:Advanced Fiber Materials






審核編輯:劉清

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原文標(biāo)題:【文章分享】一種具有電磁屏蔽、個人熱管理和紅外偽裝功能的防護(hù)紡織品[20231130]

文章出處:【微信號:EMC_EMI,微信公眾號:電磁兼容EMC】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

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