Hvordan har ledende varmluft ikke-vevd stoffbalanse konduktivitet og pusteevne?

Som et nytt funksjonelt materiale, Ledende varmluft ikke-vevd stoff er mye brukt i smarte wearables, medisinsk overvåking, bilinteriør og elektronisk utstyr. Den største egenskapen er at den kan gi den materielle utmerket konduktiviteten og samtidig opprettholde lettheten, mykheten og pustebarheten til tradisjonelle ikke-vevde stoffer. Imidlertid, i praktiske anvendelser, har hvordan man kan forbedre konduktiviteten uten å ofre pusteevnen blitt et sentralt teknisk problem i materialdesign og produksjon.

1. Grunnleggende struktur og prinsipp for ledende varmluft ikke-vevd stoff
Ledende varmluft-ikke-vevd stoff er vanligvis laget av polymermaterialer som polyester (PET) og polypropylen (PP) som basismateriale, og fremstilles ved å tilsette ledende fyllstoffer (som karbon svart, grafen, metall nanopartikler eller ledende polymerer). Støpeprosessen bruker varmluftsbindingsteknologi for å delvis smelte og binde fibrene gjennom luftstrøm med høy temperatur for å danne en tredimensjonal porøs struktur.

Denne strukturen sikrer ikke bare materialets mekaniske styrke og fleksibilitet, men beholder også et stort antall mikroporøse kanaler, og oppnår dermed god pusteevne. Den ledende ytelsen avhenger av distribusjonstilstanden til det ledende fyllstoffet i fibernettet og den ledende banen dannet av dens sammenkobling.

2. Motsetningen og balansemekanismen mellom konduktivitet og luftpermeabilitet
I materialdesign er det ofte en viss motsetning mellom konduktivitet og luftpermeabilitet:

Krav til konduktivitet: For å oppnå høyere ledningsevne er det vanligvis nødvendig å øke innholdet av ledende fyllstoffer eller forbedre tilkoblingen deres i matrisen, noe som kan føre til at fiberhullene blir fylt eller blokkert.

Krav til luftpermeabilitet: Luftpermeabilitet avhenger av tomrommet og porestruktur inne i materialet. Hvis de ledende fyllstoffene blir fordelt for tett, vil porøsiteten bli redusert og luftsirkulasjonen vil bli påvirket.
For å oppnå en balanse mellom de to, er det derfor nødvendig å starte fra følgende aspekter:

Optimaliser typen og andelen ledende fyllstoffer
Å velge ledende fyllstoffer med høyt aspektforhold og lav perkolasjonsterskel (for eksempel karbon nanorør, grafen) kan oppnå bedre konduktivitet med en lavere tilsetningsmengde, og dermed redusere effekten på luftpermeabilitetsstrukturen.

Regulere fiberarrangement og porestruktur
Under den varme luftbindingsprosessen styres graden av binding mellom fibrene ved å justere luftstrømningshastigheten, temperaturen og tiden for å sikre dannelsen av en stabil tredimensjonal skjelettstruktur mens du beholder tilstrekkelig poreplass.
Komposittstrukturdesign
Det ledende laget og det pustende laget er kompositt designet, for eksempel å belegge overflaten med ledende materialer, eller ordne ledende fibrer og vanlige fibre i lag, som kan oppnå lokal ledende funksjon uten å påvirke den generelle pusteevnen.
Introdusere mikroporøs behandlingsprosess
Etter at materialet er dannet, dannes den mikroporøse strukturen ytterligere ved fysiske eller kjemiske metoder, noe som bidrar til å forbedre pusteevnen uten å påvirke integriteten til det ledende nettverket betydelig.

3. Resultat og verifisering i praktiske applikasjoner
På smarte bærbare enheter brukes ofte ledende luftfarts ikke-vevde stoffer for fleksible sensorer, varmeelementer eller antistatiske stoffer. Disse applikasjonsscenariene har høye krav til komforten til materialet, så pusteevnen ikke kan ignoreres.

Eksperimentelle data viser at det optimaliserte ledende ikke-vevde stoffet i varm luft har en resistivitet på mindre enn 10^3 Ω · cm og en luftpermeabilitet på mer enn 50 l/(m² · s), som fullt ut oppfyller behovene til menneskelig slitasje. I tillegg kan materialet fremdeles opprettholde stabile ledende egenskaper etter gjentatt bøying og strekking, og vise god holdbarhet.

Ledende ikke-vevde stoffer i varm luft viser et stort potensial for å balansere konduktivitet og pusteevne. Gjennom samarbeidsinnovasjon av materialvitenskap og prosesseringsteknologi kan vi ikke bare løse de funksjonelle begrensningene i tradisjonelle materialer, men også utvide applikasjonsgrensene sine på nye felt. I fremtiden, når teknologien fortsetter å avansere, vil slike materialer spille en viktigere rolle innen feltene smarte tekstiler og fleksibel elektronikk.