ความก้าวหน้าในการส่งเสริมอารยธรรมของสิ่งทอเส้นใยประสิทธิภาพสูงสามชนิด

ความก้าวหน้าในการส่งเสริมอารยธรรมของสิ่งทอเส้นใยประสิทธิภาพสูงสามชนิด

เส้นใยประสิทธิภาพสูงมีความทนทานต่อผลกระทบทางกายภาพ เช่น แสง ไฟฟ้า ความร้อน และแรงจากโลกภายนอกอย่างแข็งแกร่ง ตลอดจนผลกระทบทางเคมี เช่น สารออกซิไดซ์ กรด และด่าง เพื่อให้เส้นใยมีความแข็งแรงสูง โมดูลัสสูง ทนต่ออุณหภูมิสูงและคุณสมบัติหน่วงไฟ เส้นใยประสิทธิภาพสูงสามารถแบ่งออกเป็นเส้นใยอินทรีย์และเส้นใยอนินทรีย์ เส้นใยอินทรีย์ ได้แก่ เส้นใยอะรามิด เส้นใยโพลิเอทิลีนน้ำหนักโมเลกุลสูงพิเศษ เส้นใยโพลีฟีนิลีนซัลไฟด์ ฯลฯ เส้นใยอนินทรีย์ส่วนใหญ่ประกอบด้วย: เส้นใยคาร์บอน เส้นใยเซรามิก ฯลฯ ซึ่งเส้นใยคาร์บอน เส้นใยอะรามิด และเส้นใยโพลิเอทิลีนน้ำหนักโมเลกุลสูงเป็นพิเศษเป็นเส้นใยหลัก 3 ชนิด เส้นใยยังอยู่ในช่วงของการพัฒนาอย่างรวดเร็ว และค่อยๆ เข้าสู่ช่วงที่รุนแรง นวัตกรรมทางเทคโนโลยีและการแข่งขัน ความต้องการของตลาดโลกกำลังเร่งตัวขึ้น และผู้ผลิตยังคงสำรวจด้านแอปพลิเคชันต่อไป พัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่ในตลาดให้ได้เปรียบในการแข่งขัน

ปัจจุบันเส้นใยประสิทธิภาพสูงอยู่ในขั้นตอนของการพัฒนาที่แข็งแรง และผลิตภัณฑ์ต่างๆ (วัสดุคอมโพสิต เชือก ฯลฯ) ยังใช้ในอุตสาหกรรมการทหาร การบินและอวกาศ การนำทาง วิศวกรรมโยธา สิ่งทอและเสื้อผ้า และสาขาอื่นๆ การศึกษานี้จะแนะนำและวิเคราะห์เทคนิคการเพิ่มประสิทธิภาพต่างๆ สำหรับเส้นใยและสิ่งทอที่มีประสิทธิภาพสูงหลักสามชนิดในแง่ของการลดต้นทุน การเพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน และการเพิ่มมูลค่าเพื่อพัฒนาสิ่งทอที่มีประสิทธิภาพสูงให้กลายเป็นผลิตภัณฑ์คุณภาพสูงที่สามารถแบ่งปันได้ สังคมและพลเรือน

1. คาร์บอนไฟเบอร์

เส้นใยคาร์บอนเป็นวัสดุที่มีเส้นใยคาร์บอนซึ่งประกอบด้วยผลึกกราไฟท์แบบเป็นชั้นๆ เรียงซ้อนกันในแนวแกน มีคุณสมบัติทางกลที่ดีเยี่ยมและมีคุณสมบัติน้ำหนักเบา หลังจากทศวรรษของการพัฒนา การนำคาร์บอนไฟเบอร์ไปใช้ในเชิงพาณิชย์ได้แพร่กระจายไปยังสาขาที่มีเทคโนโลยีสูงหลายแห่ง

1.1 เทคโนโลยีการผลิต

ปัจจุบัน ประมาณ 90 เปอร์เซ็นต์ของคาร์บอนไฟเบอร์เชิงพาณิชย์ผลิตจากโพลิอะคริโลไนไตรล์ (PAN) เส้นใยคาร์บอนที่ใช้ PAN สำหรับอุตสาหกรรมแบบดั้งเดิมมีราคาแพงและมีผลผลิตจำกัด ทำให้ยากต่อการเผยแพร่ในวงกว้าง เพื่อลดต้นทุน PAN เกรดสิ่งทอราคาไม่แพงและลิกนินที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ถูกนำมาใช้เป็นสารตั้งต้นสำหรับการผลิตคาร์บอนไฟเบอร์

เจียงและคณะ การใช้วิธีการปั่นเปียกเพื่อเตรียมเส้นใยตั้งต้นจากลิกนินฟางข้าวสาลีและเส้นใยอะคริลิกสิ่งทอเป็นวัตถุดิบสามารถลดต้นทุนการผลิตเส้นใยคาร์บอน เนื่องจากลิกนินมีอุณหภูมิปฏิกิริยาทางความร้อนสูง จึงทำให้เส้นใยผสมลิกนิน/PAN มีเสถียรภาพทางความร้อนได้ดีขึ้น Huang และทีมของเขาใช้ guanidine hydrochloride ที่ปราศจากโลหะในการปรับเปลี่ยนเส้นใยอะคริลิกสิ่งทอ ทำให้กระบวนการก่อนออกซิเดชันเกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำกว่า ลดต้นทุนการผลิต ในเวลาเดียวกัน โครงสร้างพอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยา cyclization ของกลุ่มไนไตรล์ที่อุณหภูมิต่ำมีเสถียรภาพมากขึ้น เพื่อให้คาร์บอนไฟเบอร์มีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีขึ้น การฉายรังสี UV ของเส้นใย PAN ที่มี photoinitiator ก่อนเกิดปฏิกิริยาก่อนออกซิเดชันจะช่วยเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาไซเคิลและทำให้เวลาออกซิเดชันสั้นลง การศึกษาโดย Jo et al. พบว่าเส้นใย PAN เกรดสิ่งทอที่ฉายรังสีโดยไม่ใช้โฟโตอินิทิเอเตอร์ด้วยแสงยูวีสามารถส่งเสริมกระบวนการก่อนออกซิเดชันได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งใช้เวลาเพียง 30 นาที Electrospinning โดยใช้กระบวนการง่ายๆ เป็นวิธีที่ดีที่สุดในการเตรียมคาร์บอนนาโนไฟเบอร์ (CNFs) ซึ่งกระบวนการนี้ขึ้นอยู่กับสารตั้งต้นอย่างมาก เช่น PAN, pitch และ lignin เฉินและคณะ ชานอ้อยถูกเอสเทอร์อย่างเป็นเนื้อเดียวกันโดยใช้กรดแอนไฮไดรด์และจากนั้นผสมกับ PAN สำหรับอิเล็กโตรสปินนิ่งเพื่อเตรียม CNF ชานอ้อยที่ผ่านการเคลือบด้วยเอสเทอร์ช่วยรักษาอะตอมไนโตรเจนของ CNF ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความเสถียรทางความร้อน การนำไฟฟ้า และกิจกรรมพื้นผิวของเส้นใย

จะเห็นได้ว่า ไม่ว่าจะเป็นการปั่นแบบเปียกแบบดั้งเดิมหรือแบบอิเล็กโตรสปินนิ่งใหม่ กุญแจสำคัญในการลดต้นทุนการผลิตคาร์บอนไฟเบอร์อยู่ที่วัตถุดิบและกระบวนการ การวิจัยมุ่งเน้นไปที่การเลือก ดัดแปลง และเพิ่มประสิทธิภาพของวัสดุสารตั้งต้นที่มีคาร์บอนเป็นส่วนประกอบ การบวกและการลบ แน่นอน เพื่อให้ได้การผลิตจำนวนมากที่มีต้นทุนต่ำ จำเป็นต้องเพิ่มผลผลิตด้วย

1.2 เทคโนโลยีการแรเงา

ความเป็นผลึกและความเฉื่อยทางเคมีสูงของคาร์บอนไฟเบอร์ทำให้ยากต่อการทำสีด้วยสีย้อมหรือเม็ดสีแบบเดิมๆ ผลึกโฟโตนิกเป็นวัสดุไดอิเล็กทริกที่จัดเรียงเป็นระยะในอวกาศโดยใช้วัสดุที่มีดัชนีการหักเหของแสงต่างกัน มีช่องว่างแถบโฟโตนิกและสามารถเลือกสะท้อนแสงโฟตอนของความยาวคลื่นที่แน่นอนได้ และแสงสะท้อนจะกระจายตัวบนพื้นผิวของคริสตัล ส่งผลให้เกิดสี เส้นใยคาร์บอนที่มีสีสามารถเตรียมได้โดยการประกอบอนุภาคนาโนคอลลอยด์ที่มีประจุที่กระจายอยู่บนพื้นผิวของเส้นใยคาร์บอนโดยการสะสมอิเล็กโตรโฟเรติก แต่ความทนทานทางกลไม่เพียงพอในการใช้งานจริง นิว และคณะ ชั้น ZnO และ Al2O3 ที่มีดัชนีการหักเหของแสงสูงถูกใช้เป็นส่วนประกอบตามระยะและนำไปวางบนผิวของเส้นใยคาร์บอนกัมมันต์ในพลาสมาโดยใช้เทคนิคการสะสมชั้นอะตอม เส้นใยคาร์บอนหลากสีที่เตรียมไว้มีความเสถียรทางกลและความสามารถในการล้างที่ดีเยี่ยม เพศ. ภายใต้สภาพแสงที่กระจัดกระจาย ผ้าทอธรรมดาของเส้นใยสามารถแสดงคุณสมบัติและสีสะท้อนแสงที่ไม่ขึ้นกับมุม

1.3 เทคโนโลยีการทำงาน

1.3.1 อิเล็กโทรดไฟเบอร์แบบยืดหยุ่น

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีสวมใส่ได้ งานวิจัยเกี่ยวกับสิ่งทออัจฉริยะอิเล็กทรอนิกส์ได้รับการปรับปรุงอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การวิจัยและพัฒนาชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่เกี่ยวข้องได้เข้ามาแทนที่ทีละน้อย ตัวอย่างเช่น ผ้าที่ใช้คาร์บอนไฟเบอร์เป็นวัสดุอิเล็กโทรดที่มีความยืดหยุ่นซึ่งเป็นที่นิยมในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม ความยืดหยุ่นและประสิทธิภาพที่เหนือกว่าของอิเล็กโทรดดังกล่าวเป็นปัญหาสำคัญในการพัฒนาสิ่งทออัจฉริยะ ลี และคณะ ผ้าฝ้ายที่เคลือบ KOH ถูกทำให้เป็นคาร์บอนโดยกระบวนการเผาแม่แบบแบบไดนามิก ซึ่งส่งเสริมการก่อตัวของโครงสร้างที่มีรูพรุนแบบเป็นชั้นๆ บนผนังไฟเบอร์ ผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ที่ผลิตขึ้นมีความแข็งแรงเชิงกลที่ดีเยี่ยม และสามารถใช้เป็นอิเล็กโทรดของตัวเก็บประจุยิ่งยวด มีวิธีอื่นๆ ในการพัฒนาอิเล็กโทรดเส้นใยผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ที่มีประจุไฟฟ้ายิ่งยวด เช่น การกัดด้วยสารเคมีแบบเฉพาะเจาะจงและการขัดผิวด้วยไฟฟ้าเคมีของอนุภาคนาโนนิกเกิล เพื่อสร้างรูพรุนหลายขนาดและกลุ่มปฏิกิริยาในเนื้อผ้า และการดัดแปลงเฮเทอโรอะตอมของผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ นอกจากนี้ CNF ยังมีคุณสมบัติการนำไฟฟ้าที่ดีและมีพื้นที่ผิวจำเพาะขนาดใหญ่ ซึ่งมีศักยภาพสูงในการใช้งานอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เลวิตต์และคณะ โลหะคาร์ไบด์ทรานซิชัน Ti3C2Tx แบบสองมิติถูกผสมลงในสารละลาย PAN ตามด้วยอิเล็กโตรสปินนิ่งเพื่อเตรียมเสื่อคาร์บอนนาโนไฟเบอร์ ความจุของอิเล็กโทรดคอมโพสิตที่ประดิษฐ์ขึ้นจึงสูงกว่าของเส้นใยคาร์บอนบริสุทธิ์ การเพิ่ม Ti3C2Tx ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพไฟฟ้าเคมีของอิเล็กโทรดคอมโพสิต การนำไฟฟ้าและความทนทานก็แข็งแกร่งขึ้นเช่นกัน

1.3.2 เซ็นเซอร์แบบยืดหยุ่น

ด้วยการปรับปรุงความตระหนักด้านสาธารณสุขและการปรับปรุงข้อกำหนดของอุปกรณ์ในด้านพิเศษ สิ่งทออัจฉริยะจึงค่อย ๆ รวมเข้ากับระบบตรวจสอบการดูแลทางการแพทย์และการตรวจสอบ องค์ประกอบหลักอย่างหนึ่งคือเซ็นเซอร์ อาซิซานีและคณะ เลือกยางซิลิโคนสำหรับการบ่มที่อุณหภูมิห้องเป็นเมทริกซ์ และใช้เส้นใยคาร์บอนสับเป็นวัสดุนำไฟฟ้าเพื่อเตรียมเซ็นเซอร์วัดความเครียดความต้านทาน ซึ่งมีความไวสูงในช่วงแอมพลิจูดของความเครียดสูงถึง 25 เปอร์เซ็นต์ เวลาในการฟื้นตัวน้อยกว่า 15 วินาที เมื่อใช้เซ็นเซอร์ประเภทนี้สำหรับการตรวจสอบโดยมนุษย์ จะสามารถตรวจสอบความเสถียรของสัญญาณและประสิทธิภาพการตรวจจับที่แข็งแกร่ง ในทำนองเดียวกัน ความไวสูงและความยืดหยุ่นสูงของเซ็นเซอร์คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์/โพลีไดเมทิลไซลอกเซนที่หั่นเป็นชิ้น piezoresistive [18] ทำให้เหมาะสำหรับการตรวจจับการตึงเครียดในการใช้งานที่แตกต่างกัน เช่น การเคลื่อนไหวของมนุษย์ การย่นของผ้า ฯลฯ อย่างไรก็ตาม เซ็นเซอร์ประเภทนี้จำเป็นต้องปรับปรุงเพิ่มเติม คุณสมบัติเพียโซรีซีสทีฟมีความไวต่อโครงสร้างโหลด ความเครียดที่มากเกินไปจะทำให้เกิดปัญหา เช่น ความไวลดลงและการเปลี่ยนเพียโซรีซิสทีฟล่าช้า

2. เส้นใยอะรามิด

ชื่อเต็มของเส้นใยอะรามิดคือเส้นใยอะโรมาติกโพลิเอไมด์ซึ่งมีข้อดีคือมีความแข็งแรงสูง โมดูลัสสูง ความหนาแน่นต่ำ ทนต่อการสึกหรอ ทนต่อแรงกระแทก และเป็นฉนวนที่ดีเยี่ยม เนื่องจากตำแหน่งการเชื่อมต่อที่แตกต่างกันของพันธะเอไมด์และวงแหวนเบนซีน โครงสร้างโมเลกุลของอะรามิดจึงมีความแตกต่างกัน ซึ่งมักจะแบ่งออกเป็นพารา-อะรามิด เมตา-อะรามิด และอะรามิด III

2.1 เทคโนโลยีการผลิต

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เส้นใยอะรามิดในประเทศและต่างประเทศค่อยๆ ประสบความสำเร็จในการผลิตภาคอุตสาหกรรมที่มีมูลค่าเพิ่มสูง และผลผลิตก็เพิ่มขึ้นทุกปี เส้นใย Aramid 1414 (poly-p-phenylene terephthamide, PPTA) ซึ่งเป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์หลัก เป็นจุดสำคัญในการควบคุมคุณภาพของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูประหว่างกระบวนการปั่นด้าย Chen Zhourong ได้ทำการวิจัยกระบวนการผลิตในเรื่องนี้: การเติมน้ำและสารป้องกันไฟฟ้าสถิตย์เพื่อปรับสภาพเส้นใย PPTA เพื่อลดไฟฟ้าสถิต เมื่อทำการสาง ให้ใช้อุปกรณ์ทรงกระบอกและ doffer ที่มีความลึกของฟันน้อยและเคลื่อนที่เร็วเพื่อแก้ปัญหาผงและฝุ่นในระหว่างการปั่น ปัญหาก้อนเนื้อขณะปรับระยะพิทช์ของอุปกรณ์ เร่งการถ่ายโอนไฟเบอร์ การพัฒนาและการผลิตเส้นใยอะรามิดที่มีคุณสมบัติเชิงกลสูงเป็นหัวข้อการวิจัยที่คุ้มค่าในการขยายขอบเขตการใช้งานของเส้นใยอะรามิด เต็งและคณะ ผสม PPTA เชิงพาณิชย์กับ h-PPTA (PPTA ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง) ในกรดซัลฟิวริกเข้มข้น ในระหว่างกระบวนการปั่นแห้ง-เจ็ท-เปียก h-PPTA สามารถปรับปรุงการทำงานร่วมกันระหว่างโมเลกุลขนาดใหญ่และทำให้เกิดการวางแนวของสายโซ่ PPTA สั้น ๆ ตามแกนไฟเบอร์ มีการปรับปรุงความต้านทานแรงดึงและโมดูลัสเริ่มต้นของเส้นใยอะรามิดที่ผลิตขึ้น นอกจากนี้ Ren Zhongkai และคณะ การวิจัยและการเตรียมสารอะรามิดความแข็งแรงสูง 1313 แรงแตกหักของอะรามิด 1313 ทั่วไปจะต่ำกว่าอะรามิด 1414 โดยการเพิ่มความหนืดของสารละลายในการปั่นและการลดปริมาณของแข็งทำให้น้ำหนักโมเลกุลของพอลิเมอร์เพิ่มขึ้นและ การเพิ่มตัวดัดแปลงสามารถเพิ่มการวางแนวและความสม่ำเสมอของโครงสร้างของเส้นใย การทำความร้อนแบบค่อยเป็นค่อยไปและวิธีการล้างแบบค่อยเป็นค่อยไปช่วยให้มั่นใจถึงความกะทัดรัดของโครงสร้างไฟเบอร์ การปรับปรุงทางเทคนิคต่างๆ เหล่านี้ทำให้เส้นใยมีความแข็งแรงและทนทานมากขึ้น

2.2 เทคโนโลยีการแรเงา

อะรามิดมีโครงสร้างที่กะทัดรัดและอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วสูง ทำให้ย้อมด้วยกระบวนการทั่วไปได้ยาก ดังนั้นเมื่อการเคลื่อนที่ของสายโซ่โมเลกุลขนาดใหญ่ของเส้นใยเพิ่มขึ้นและพื้นที่อสัณฐานเพิ่มขึ้น สีย้อมสามารถเข้าสู่เส้นใยและรวมเข้ากับเส้นใยได้อย่างง่ายดาย อาซัมและคณะ มีการเสนอว่าความลึกของการย้อมเส้นใยอะรามิดค่อนข้างต่ำในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ดังนั้นพวกเขาจึงใช้เบนซิลแอลกอฮอล์เป็นสารทำให้บวมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการย้อมสีของสีย้อมประจุบวกสำหรับเส้นใยเมตา-อะรามิด ผ้าอะรามิดมีความลึกในการย้อมสูงและสูญเสียความแข็งแรงต่ำ นอกจากนี้คะน้าและคณะ พื้นผิวของเส้นใยอะรามิดย้อมเคลือบด้วยอนุภาคนาโนไททาเนียมไดออกไซด์เพื่อแก้ปัญหาความต้านทานแสงที่ไม่ดีของเส้นใยอะรามิดที่ย้อม สำหรับการพิมพ์สิ่งทออะรามิด การพิมพ์ตัวพาด้วยสีย้อมกระจายเป็นความพยายามที่ดี

2.3 เทคโนโลยีการทำงาน

2.3.1 การเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างผ้า

การวิจัยเกี่ยวกับผ้าป้องกันประสิทธิภาพสูงที่ทำจากอะรามิดยังได้รับการพัฒนาขึ้นเมื่อความต้องการอุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคลและอุปกรณ์อุตสาหกรรมเพิ่มขึ้น จากการเสียดสีระหว่างเส้นด้ายในผ้าอะรามิดที่มีผลกระทบต่อความต้านทานแรงกระแทกมากขึ้น Moure et al. สมบัติทางกลและค่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานของเส้นด้ายของผ้าพารา-อะรามิดที่มีโครงสร้างต่างกันถูกเปรียบเทียบที่ชั้นต่างๆ ตั้งแต่เส้นด้ายจนถึงโครงสร้าง จากการศึกษาพบว่าแม้คุณสมบัติทางกลของเส้นด้ายโดยพื้นฐานจะเหมือนกัน แต่คุณสมบัติทางกลของเนื้อผ้าต่างกัน เมื่อเส้นใยอะรามิดพันกันบนผ้าเสริมแรงในแนวตั้ง ก็สามารถดูดซับพลังงานได้มาก ซึ่งมากกว่าผ้าเนื้อนุ่มทั่วไป และเมื่อผ้ามีความหนาแน่นของพลังงานดูดซับและค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสูงขึ้น

2.3.2 การปรับปรุงประสิทธิภาพของผ้า

เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานของชุดป้องกัน Nayak et al. ใช้สารเคลือบโบรอนคาร์ไบด์กับผ้าอะรามิด แม้ว่าความทนทานต่อการเจาะโดยรวมของเนื้อผ้าจะดีขึ้น แต่ก็ทำให้เกิดความเข้มข้นของความเค้น ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพการป้องกันเฉพาะจุดของเนื้อผ้า ในเวลาเดียวกัน การไหลของไอเหงื่อของสารเคลือบถูกจำกัด ส่งผลให้ความสบายลดลง ในแง่ของปัญหาความชื้นและประสิทธิภาพการขับเหงื่อของผ้าอะรามิดไม่ดี กรดโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตหรือการดัดแปลงด้วยพลาสมาร่วมกับการระบายความชื้นและวิธีการตกแต่งของเหงื่อสามารถใช้เพื่อสร้างกลุ่มขั้วบนเส้นใยผ้าเพื่อปรับปรุงการเปียกของเส้นใย และการตกแต่ง แทรกซึมและยึดเกาะกับเส้นใยได้ดีกว่า โดยทั่วไปผลิตภัณฑ์มัลติฟังก์ชั่นเป็นที่นิยมมากขึ้นในตลาด Shen และคณะ สารละลายผสมของโพลียูรีเทนสูตรน้ำ โพลีไวนิลลิดีน ฟลูออไรด์-เฮกซาฟลูออโรโพรพิลีน โคโพลีเมอร์ และฟลูออโรอัลคิลไซเลนเป็นส่วนผสมหลัก เคลือบบนผ้าอะรามิดโดยวิธีการเคลือบแบบจุ่ม และผ้าที่ได้รับมีทั้งความทนทานต่อน้ำมากเกินที่ทนทานและฟังก์ชันการป้องกันสารเคมี . หลิวและคณะ ผ้าอะรามิดถูกชุบด้วยของเหลวข้นเฉือน (STF) และเคลือบด้วยท่อนาโนคาร์บอน (CNT) โดยกระบวนการคอมโพสิต ส่งผลให้ผ้าคอมโพสิตมีการป้องกันและฟังก์ชันการตรวจจับที่ดีเยี่ยม ในหมู่พวกเขา CNT เพิ่มการนำไฟฟ้าและลักษณะการตอบสนองของผ้าซึ่งสามารถตรวจจับได้อย่างมีประสิทธิภาพ การเพิ่ม STF ช่วยให้ผ้าคอมโพสิตทนต่อแรงกระแทกที่สูงขึ้นและให้การปกป้องที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น โพลีไวนิลลิดีนฟลูออไรด์-เฮกซาฟลูออโรโพรพิลีนโคพอลิเมอร์และฟลูออโรอัลคิลไซเลนถูกเคลือบแบบจุ่มบนผ้าอะรามิด และผ้าที่ได้นั้นมีทั้งความทนทานต่อน้ำสูงเกินที่ทนทานและป้องกันสารเคมี . หลิวและคณะ ผ้าอะรามิดถูกชุบด้วยของเหลวข้นเฉือน (STF) และเคลือบด้วยท่อนาโนคาร์บอน (CNT) โดยกระบวนการคอมโพสิต ส่งผลให้ผ้าคอมโพสิตมีการป้องกันและฟังก์ชันการตรวจจับที่ดีเยี่ยม ในหมู่พวกเขา CNT เพิ่มการนำไฟฟ้าและลักษณะการตอบสนองของผ้าซึ่งสามารถตรวจจับได้อย่างมีประสิทธิภาพ การเพิ่ม STF ช่วยให้ผ้าคอมโพสิตทนต่อแรงกระแทกที่สูงขึ้นและให้การปกป้องที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น โพลีไวนิลลิดีนฟลูออไรด์-เฮกซาฟลูออโรโพรพิลีนโคพอลิเมอร์และฟลูออโรอัลคิลไซเลนถูกเคลือบแบบจุ่มบนผ้าอะรามิด และผ้าที่ได้นั้นมีทั้งความทนทานต่อน้ำสูงเกินที่ทนทานและป้องกันสารเคมี . หลิวและคณะ ผ้าอะรามิดถูกชุบด้วยของเหลวข้นเฉือน (STF) และเคลือบด้วยท่อนาโนคาร์บอน (CNT) โดยกระบวนการคอมโพสิต ส่งผลให้ผ้าคอมโพสิตมีการป้องกันและฟังก์ชันการตรวจจับที่ดีเยี่ยม ในหมู่พวกเขา CNT เพิ่มการนำไฟฟ้าและลักษณะการตอบสนองของผ้าซึ่งสามารถตรวจจับได้อย่างมีประสิทธิภาพ การเพิ่ม STF ช่วยให้ผ้าคอมโพสิตทนต่อแรงกระแทกที่สูงขึ้นและให้การปกป้องที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น ผ้าอะรามิดถูกชุบด้วยของเหลวข้นเฉือน (STF) และเคลือบด้วยท่อนาโนคาร์บอน (CNT) โดยกระบวนการคอมโพสิต ส่งผลให้ผ้าคอมโพสิตมีการป้องกันและฟังก์ชันการตรวจจับที่ดีเยี่ยม ในหมู่พวกเขา CNT เพิ่มการนำไฟฟ้าและลักษณะการตอบสนองของผ้าซึ่งสามารถตรวจจับได้อย่างมีประสิทธิภาพ การเพิ่ม STF ช่วยให้ผ้าคอมโพสิตทนต่อแรงกระแทกที่สูงขึ้นและให้การปกป้องที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น ผ้าอะรามิดถูกชุบด้วยของเหลวข้นเฉือน (STF) และเคลือบด้วยท่อนาโนคาร์บอน (CNT) โดยกระบวนการคอมโพสิต ส่งผลให้ผ้าคอมโพสิตมีการป้องกันและฟังก์ชันการตรวจจับที่ดีเยี่ยม ในหมู่พวกเขา CNT เพิ่มการนำไฟฟ้าและลักษณะการตอบสนองของผ้าซึ่งสามารถตรวจจับได้อย่างมีประสิทธิภาพ การเพิ่ม STF ช่วยให้ผ้าคอมโพสิตทนต่อแรงกระแทกที่สูงขึ้นและให้การปกป้องที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น

3. ไฟเบอร์ UHMWPE

เส้นใยโพลิเอทิลีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงเป็นพิเศษ (UHMWPE) มีคุณสมบัติที่ดีเยี่ยมหลายประการ เช่น ความต้านทานแรงดึงสูง โมดูลัสสูง ความหนาแน่นของมวลต่ำ ฯลฯ และเป็นสารเฉื่อยในตัวทำละลายเคมี

3.1 เทคโนโลยีการผลิต

ในปัจจุบัน การผลิตเส้นใย UHMWPE เป็นอุตสาหกรรม แต่วิธีการผลิตขนาดใหญ่นี้สามารถทำได้โดยการหมุนเจลเท่านั้น อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ในปริมาณมาก ทำให้เกิดปัญหามลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมด้วยต้นทุนการผลิตที่สูง กระบวนการปั่นด้ายละลาย (melt spin) ซึ่งเป็นกระบวนการที่ง่าย ไม่ต้องใช้ตัวทำละลายอินทรีย์และมีต้นทุนต่ำ เป็นทางเลือกที่ดีกว่า คาคิอาเกะและคณะ วิธีการเตรียมการปั่นแบบปั่นผสมและการดึงแบบหลอมรวมเพื่อปรับปรุงความต้านทานแรงดึงของเส้นใย UHMWPE การหลอมละลายช่วยเร่งการเพิ่มขึ้นของการวางแนวผลึกเชิงเส้นในเส้นใย ที่ 145 องศา ความต้านทานแรงดึงของเส้นใยสามารถสูงถึง 1.1 GPa ภายใต้เงื่อนไขของอัตราส่วนการดึงที่ 20 และอัตราความเครียดที่ 40/นาที เมื่อเทียบกับการหมุนด้วยเจล คุณสมบัติทางกลของเส้นใย UHMWPE ที่เกิดจากการปั่นแบบหลอมละลายจะอ่อนกว่ามาก อย่างไรก็ตาม เพื่อตอบสนองความต้องการของตลาดเส้นใยแรงปานกลางและตลาดมวลสิ่งทอ เส้นใย UHMWPE แรงปานกลางที่ทำจากการปั่นแบบละลายที่ก่อมลพิษแสงก็เพียงพอแล้ว

3.1 เทคโนโลยีการแรเงา

จากมุมมองของตลาดปลายน้ำของเส้นใย UHMWPE เส้นใย UHMWPE ที่มีสีสันสดใสสามารถเพิ่มมูลค่าเพิ่มของผลิตภัณฑ์ ขยายการใช้งานในตลาด และเพิ่มความสามารถในการแข่งขันของผลิตภัณฑ์ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมีความเป็นผลึกสูงและขาดกลุ่มฟังก์ชันของเส้นใย UHMWPE วิธีการแบบเดิมจึงย้อมสีได้ยาก มาและคณะ ความพยายามที่จะย้อมผ้า UHMWPE ที่ 120 องศาและ 20 MPa คาร์บอนไดออกไซด์วิกฤตยิ่งยวด (scCO2) ด้วยการเพิ่มขึ้นของเวลาการย้อมและความเข้มข้นของสีย้อม ทำให้ความสามารถในการย้อมของผ้า UHMWPE ดีขึ้นอย่างต่อเนื่อง และความคงทนของสีของผ้าก็ดีขึ้นด้วย เวลาในการย้อมสีเป็นเวลานานและเพิ่มขึ้น และการเพิ่มเดคาลินเป็นตัวทำละลายร่วมใน scCO2 ส่งผลให้ได้สีมากขึ้น แต่หลังจากเพิ่มดีเคลินแล้ว

3.2 ฟังก์ชั่น

เทคโนโลยี

3.2.1 วัสดุไฟเบอร์อิเล็คทรอนิคส์แบบยืดหยุ่น

เส้นใยนำไฟฟ้าที่มีความยืดหยุ่นสูงเป็นวัสดุที่สำคัญสำหรับการรวมความยืดหยุ่นและความสบายของเสื้อผ้าเข้ากับการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อัจฉริยะ คนที่สูงขึ้น ใช้เทคโนโลยีกราฟต์พอลิเมอไรเซชันและเทคโนโลยีการกระตุ้นโลหะเพื่อแนะนำไอออนเงินบนพื้นผิวของเส้นใยโพลิเอทิลีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงเป็นพิเศษ จากนั้นจึงชุบทองแดงแบบไม่ใช้ไฟฟ้าเพื่อเตรียมเส้นใยโพลิเอทิลีนน้ำหนักโมเลกุลสูงพิเศษที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าที่มีความเสถียรทางไฟฟ้าและความทนทานที่ดีเยี่ยม ต่ำถึง 1.40×10 -5 Ω·cm. ในวิธีการนี้ น้ำถูกใช้เป็นตัวทำละลายในกระบวนการกราฟต์พอลิเมอไรเซชัน และเลือกไอออนเงินในกระบวนการกระตุ้น ซึ่งเป็นประโยชน์ในการลดต้นทุนและปกป้องสิ่งแวดล้อม วัสดุอิเล็กทรอนิกส์ที่มีเส้นใยยืดหยุ่นที่สำคัญอีกประเภทหนึ่งคืออิเล็กโทรดแบบยืดหยุ่น Du และคณะ เส้นใย UHMWPE ถูกเคลือบด้วย PDA และเงินแบบไม่ใช้ไฟฟ้าโดยใช้สารเคลือบโพลีโดพามีน (PDA) และโพลี3, 4-เอทิลีนไดออกซีไธโอฟีน:พอลิสไตรีน ซัลโฟเนต (PEDOT:PSS) ด้วยการปรับเปลี่ยน PEDOT อย่างต่อเนื่อง: การสะสม PSS อิเล็กโทรดคอมโพสิตที่มีความต้านทานแรงดึงสูงถึง 3.72 GPa ถูกสร้างขึ้น ในเวลาเดียวกัน อายุการใช้งานของวงจรอิเล็กโทรดจะยาวนาน หลังจากผ่านไป 20,000 รอบ

หลังจากนั้นสามารถรักษาความจุเริ่มต้นได้ 90 เปอร์เซ็นต์ ในหมู่พวกเขา PEDOT:PSS เป็นพอลิเมอร์นำไฟฟ้าที่มีคุณสมบัติในการขึ้นรูปฟิล์มได้ดี และการวางมันไว้บนพื้นผิวเส้นใยเพื่อสร้างฟิล์มเป็นวิธีการเตรียมอิเล็กโทรด supercapacitor การเคลือบ PDA สามารถปรับปรุงแรงยึดเหนี่ยวระหว่างเส้นใยเมทริกซ์และวัสดุได้อย่างมีประสิทธิภาพ

3.2.2 การปรับปรุงประสิทธิภาพของผ้า

ผ้า UHMWPE มีความทนทานต่อแรงกระแทกสูง แต่ค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีระหว่างเส้นใยมีขนาดเล็ก และเส้นด้ายผ้าจะเลื่อนและเจาะได้ง่ายเมื่อได้รับผลกระทบ จากการศึกษาพบว่าผ้า UHMWPE มีความยืดหยุ่นและต้านทานการแทงได้ดีขึ้นหลังจากการชุบด้วย STF และการเพิ่ม SiO2 ที่มีความเข้มข้นสูงขึ้นใน STF จะเป็นประโยชน์ในการปรับปรุงความต้านทานการแทงของเนื้อผ้า ศึกษาเพิ่มเติมโดย Li et al พบว่าเมื่อขนาดอนุภาคของ SiO2 เท่ากับ 15 นาโนเมตร และความเข้มข้น 25 เปอร์เซ็นต์ ความต้านทานการเจาะทะลุของผ้าคอมโพสิต STF/UHMWPE จะดีที่สุด เกี่ยวกับความเสียดทานระหว่างเส้นด้าย UHMWPE, Arora et al. จากการทดลองพบว่าการเพิ่มแรงเสียดทานระหว่างเส้นด้ายไม่จำเป็นต้องเอื้อต่อการดูดซับพลังงานกระแทก บทบาทของ STF ในการปรับปรุงความทนทานต่อแรงกระแทกของผ้าขึ้นอยู่กับโครงสร้างของผ้า ซึ่งรวมถึงความหนาแน่นของผ้าและเส้นด้ายมากกว่า ความหนาแน่นของเส้น

ฟิล์มโพลีเอทิลีนชนิดนาโนโพรัสเป็นฟิล์มชนิดทนต่อการสึกหรอ แสงอินฟราเรด และแสงที่มองเห็นได้ การซึมผ่านของอากาศไม่ดี และฟิล์มการนำความชื้น ซึ่งไม่สามารถใช้ทำเสื้อผ้าและสิ่งทออื่นๆ ได้โดยตรง หลิวและคณะ บนพื้นฐานนี้, การปรับปรุงถูกทำขึ้นเพื่อเตรียม UHMWPE/PET ที่มีรูพรุนระดับนาโนที่สามารถนำไปใช้กับสิ่งทอได้โดยใช้อนุภาคเมทอกซีโพลีเอทิลีนไกลคอล-อะมิโนเอทิล/โพลีโดพามีน (mPPDAP), เส้นใยโพลีเอสเตอร์ (PET) และ UHMWPE ผ้าคอมโพสิต สาเหตุหลักมาจากการมีรูพรุนที่เชื่อมต่อกันจำนวนมากและรูพรุนแบบรังผึ้งที่ตัดการเชื่อมต่อในระยะ UHMWPE ของเนื้อผ้าเพื่อให้แน่ใจว่ามีการระบายอากาศและความสบาย ตาข่าย PET ที่ใช้เสริมความแข็งแรงของผ้ายังช่วยให้ผ้าหายใจได้ การเพิ่ม mPPDAPs จะเพิ่มความชอบน้ำของผ้า ผ้าคอมโพสิตที่มีรูพรุนระดับนาโนนี้ใช้เป็นวัสดุสำหรับสิ่งทอที่มีการจัดการความร้อนของมนุษย์

4. โดยสรุป

การวิจัยเกี่ยวกับคาร์บอนไฟเบอร์ เส้นใยอะรามิด เส้นใยโพลีเอทิลีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงเป็นพิเศษ และสิ่งทอของคาร์บอนไฟเบอร์นั้นเข้มข้นขึ้นเรื่อยๆ และกระบวนการผลิตก็มีความเป็นผู้ใหญ่มากขึ้นเรื่อยๆ ในอนาคต ทิศทางการพัฒนาของเส้นใยหลักทั้งสามนี้และสิ่งทอสำหรับตลาดมวลชนคือการผลิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและต้นทุนต่ำ สีสันของผลิตภัณฑ์ ชาญฉลาด อเนกประสงค์ และการพัฒนาแอพพลิเคชั่นนาโนไฟเบอร์ที่เหมาะสมกับระดับการบริโภคของผู้คน และตอบสนองความต้องการที่หลากหลาย ความต้องการของลูกค้า ข้อดีของการลดต้นทุนอย่างต่อเนื่อง การปรับปรุงฟังก์ชันอย่างต่อเนื่อง และฟังก์ชันที่เพิ่มขึ้นซึ่งเกิดจากนวัตกรรมกระบวนการ จะช่วยให้เส้นใยหลักสามเส้นได้รับการพัฒนาให้กว้างขึ้นและเร็วขึ้นในช่วงเวลาของการแข่งขันด้านเทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรมใหม่