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防护纺织品

导电针织物电磁屏蔽效能的研究

写的:Bahadur Goonesh Kumar年代Rosuneem·布拉德肖

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Bahadur Goonesh Kumar博士,毛里求斯大学;S Rosunee博士,毛里求斯大学;M.Bradshaw博士,德蒙特福特大学,英国

随着越来越多的电子设备(智能手机、平板电脑、笔记本电脑)以及与之相关的电磁(EM)波的普及,开发具有成本效益和多功能的电磁屏蔽技术变得越来越重要。与电磁有关的两个主要问题是,它们对无线电和无线通信具有破坏性干扰,并可能对人类健康产生不利影响。电磁波造成的干扰会对国家关键的电子设备造成严重的物质和经济后果,影响与外部世界的通信,并导致经济机会的损失。

金属片被认为是电磁屏蔽的最佳材料,因为它们具有很高的导电性并能反射电磁波。然而,金属昂贵、沉重、对温度变化敏感且不灵活。纺织材料以其精细度、灵活性(易于符合三维形状的能力)和相对便宜而闻名。通过将导电纱集成到织物结构中,织物具有导电性,因此可以用作电磁屏蔽材料。在这项研究中,使用100%棉和导电纱生产了不同的针织结构,并研究了它们对频率范围为400至1100 MHz的电磁波的屏蔽能力。

本研究将导电纱与常规纺织纱通过针织工艺镀在一起,并研究了所产生的针织结构的屏蔽效能。由100%纯棉纱和导电纱制成的“混合”针织结构产生了不同的表面纹理,因此使用了不同的针织结构,即1x1平肋与编结,1x1平肋与横条纹和费尔岛。使用5 dpi和7 dpi的单床和双床手工针织机织出上述织物样品。

1x1平纹肋带编结,1x1平纹肋带横条纹

费尔岛样品编织在一个单床机器

所使用的棉纱线密度为36.5 tex (g/km)。几股棉纱一起使用编织样品具有良好的处理性能。导电纱有六层,每层有29根镀银纳米层的细丝,电阻为4欧姆/ 100毫米,支数为96特克斯。

研究发现,将导电纱的几个末端编织在一起降低了电阻,从而提高了导电性,从而提高了针织织物的EM屏蔽性能。因此,用导电纱的两端和7股棉纱在5号机上编织了另外一组样品。进一步对所有针织样品进行了若干试验。所有样品在重量、厚度、紧密系数、织物密度和电阻方面都具有不同的特性,这些特性被发现是产生良好屏蔽的主要因素。

对于1x1平纹横条纹的样品,用导电纱编织的条纹的层数因样品而异。结果表明,与只使用导电纱一端的针织物相比,使用导电纱两端的针织物较厚,织物密度增加,针织物比重增加。此外,与一端和两端导电纱线编织的样品相比,针织物的电阻也降低了82.3%。当使用费尔岛针织技术时,产生了不同的图案,如方格、菱形、十字图案和对角线。该类别的所有样品都是在单床家用针织机上编织的,图案是用穿孔卡制作的。从所生产的针织面料范围来看,导电纱可以很容易地用于针织轻质、柔软、柔韧的面料。

法拉第笼是专门设计的,用于测量所有针织织物的电磁屏蔽。经过测试发现,在1x1平肋上编织的样品比在条纹上编织的样品屏蔽效果更好。例如,在功率输入为30 dBm时,发现1x1平肋样品(在7号针织机上编织)在500,600,700和800mhz时提供了95%以上的优秀EMSE。由于电磁场的电极化与磁极化垂直,研究发现,在90?顺时针旋转,在功率输入为30 dBm时,在500,800和1000mhz时,电磁屏蔽达到93%以上。相比之下,在旋转之前,在相同的功率输入下,记录的最高EMSE结果仅为1100 MHz,占84.45%。

导电纱两端的使用使针织物更厚、更重、更导电。预计针织样品在所有频率上都表现出更好的屏蔽。然而,这些针织织物只有在特定频率(如500、800和1000 MHz)下才能提供良好的屏蔽,EMSE达到92%以上,功率输入为30 dBm。

对于所有针织物,电磁衰减可能是由于导电纱的存在而引起的反射和吸收。当电磁波只穿透棉纱编织的条纹时,不会产生屏蔽;因为研究表明,棉花并不能屏蔽电磁波。此外,对于在双床针织机上编织的样品,假定电磁波可能会被织物内的两组环所衰减。

所有使用费尔岛针织技术编织的样品在旋转前后不同功率输入的特定频率下都能提供良好的屏蔽。由于费尔岛样品背面的结构不同,每个针织样品的背面也进行了EMSE测量。当功率输入从10 dBm增加到30 dBm时,有趣的是,对于在单床上编织的织物,该类别中所有针织织物的屏蔽性能也略有增加(在0.1到10%之间)。然而,与使用双床针织织物获得的EMSE结果相比,当功率输入从10 dBm增加到30 dBm时,屏蔽效果下降。有人指出,将费尔岛针织的两种相似织物叠放在一起并没有对EMSE产生任何显著改善。

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