导电纤维的原理是什么?

现在咱们聊个新鲜事——新型弹性导电纤维。这导电纤维其实就是把那些金属或者导电的有机物,再加上点防静电剂,弄到纤维里头去的东西,只要它在常温下电阻小于10的7次方欧姆·厘米,就算是导电纤维了。以前啊,导电纤维基本上都是金属做的,可是这玩意儿太硬了,一弯折就容易坏,根本没法满足智能衣服那种既要软又要强的要求。后来大家发现了导电聚合物,这可真算是个大突破。比如用Lewis酸AsF5去氧化聚乙炔(PA),好家伙,电导率一下子提高了13个数量级,居然能达到103S/cm,这性能跟铜、金也差不多了。后来科技越来越发达,碳材料也成了研究重点。像石墨烯里头的π电子能自由乱跑,所以导电性能特别强。 做这种导电纤维有好几种法子。第一种是原位法,直接把原料纺出来就行。这法子里头又分好几种,像复合纺丝做出来的纤维,力学和电学性能都挺好,还容易跟别的纤维缠在一起混纺或者交织。第二种是表面处理法,说白了就是在合成纤维外面包上一层导电的东西或者薄膜。第三种就是碳处理法,把纤维深度碳化了。不过这法子虽然能提高导电性,但纤维变得太硬了缺乏韧性,用的地方也不多。 说到用在哪儿,以前金属纤维硬度太高不好用,现在通常是把金属跟别的材料掺在一起用。比如用弹性不错的聚氨酯纤维包住铜合金的丝芯,就能既有弹性又有导电性。导电聚合物也能单独纺出来用,像PSS和单壁碳纳米管掺在一起做的纤维就很不错。现在这种聚合物还能和光纤传感器连在一起,用来测温度、压力和电磁辐射呢。 最后说下纳米碳材料。这东西分好几类,像零维的碳球、富勒烯,还有一维的碳纳米管和二维的石墨烯。最常用的是碳纳米管和石墨烯。比如用SBS当基底材料、多层石墨烯当导电材料做成的柔性纤维,不仅容量大、耗电少还很柔软。就算拉断了上千次来回,还有90%以上的容量保持率。 总之这玩意儿在各种传感器、电容、驱动器这些电子元件里都能用上。它不光要导电稳定还得像衣服一样能拉伸又舒服。虽然现在可穿戴的电子产品还在刚开始摸索阶段,但把这种导电纤维缝进咱们平时穿的衣服里去肯定是个大趋势。