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磁控溅射制备电磁屏蔽纺织材料的性能研究

磁控溅射制备电磁屏蔽纺织材料的性能研究

作者：洪剑寒江南大学

学位级别：硕士

随着电子产品在人民生活中的日益普及,电磁波对人体健康的影响越来越明显,如何减少电磁辐射对人体的造成的伤害越来越受到人们的重视。本文简要介绍了电磁辐射的对人体的伤害、国内外在电磁屏蔽织物方面的研究现状;分析了目前国内外在... 详细信息

随着电子产品在人民生活中的日益普及,电磁波对人体健康的影响越来越明显,如何减少电磁辐射对人体的造成的伤害越来越受到人们的重视。本文简要介绍了电磁辐射的对人体的伤害、国内外在电磁屏蔽织物方面的研究现状;分析了目前国内外在电磁屏蔽织物方面的主要研究成果,包括采用金属纤维与服用纤维混纺织物、化学镀层织物、金属喷镀织物、多离子织物以及纳米后整理织物等,以现有的方法制备电磁屏蔽织物,或手感差,或屏蔽效能较低,或对环境产生污染,或整理剂易脱落等。本论文使用无任何污染的干性处理方法,即物理气相沉积技术--磁控溅射法,以银为靶材,在纺织材料上沉积纳米级别厚度的薄膜,在不改变织物基本性能的情况下赋予织物导电、抗电磁辐射以及其他纺织品本身所不具备的功能。本文采用磁控溅射法在非织造基材上沉积纳米结构银薄膜,通过改变不同参数条件,如薄膜厚度、溅射功率以及氩气压强,用原子力显微镜（AFM）观察工艺参数对薄膜形貌结构和溅射速率的影响,结果显示膜厚、溅射功率和氩气压强对薄膜的形貌结构都产生影响;探讨了磁控溅射法沉积纳米银在纺粘非织造布基材上的成膜过程;溅射工艺参数除了影响银膜的形貌结构外,同时影响银膜的物理性能,通过四探针测试仪测定薄膜方块电阻值,分析了工艺参数对银膜导电性能的影响,结果显示在薄膜达到一定厚度以后,其导电性能随着膜厚的增加而增强,随着溅射功率的增加,相同厚度薄膜的导电性能下降;随着氩气压强的增大,相同厚度薄膜的导电性能先下降后提高;根据ASTM D4935-99标准测试镀膜织物的电磁屏蔽效能（SE）,测试结果显示SE值随着薄膜厚度的增加而增大,膜厚为100纳米时SE值达到了26dB以上（屏蔽率大于99.7%）,根据测得的SE值,建立了膜厚对屏蔽效能影响关系的回归方程,预测不同厚度的薄膜的SE值,根据公式,沉积有500纳米银薄膜的非织造布其屏蔽效能达到56.46dB,表现出良好的屏蔽效能;论文还对镀膜非织造布表面元素进行了定性及定量分析,分析结果显示,随着膜厚的增大,非织造布表面的银元素含量增加。

关键词：磁控溅射银靶电磁屏蔽纳米结构导电性能 PET纺粘非织造布

双针头连续水浴静电纺的电场模拟及其纳米纤维包芯纱结构

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纺织学报 2023年第2期44卷 27-33页

作者：周歆如胡铖烨范梦晶洪剑寒韩潇绍兴文理学院纺织服装学院浙江绍兴312000 浙江洁达新材料科技有限公司浙江绍兴312000 浙江省清洁染整技术研究重点实验室浙江绍兴312000

为研究电场变化对皮芯结构纳米纤维包芯纱结构的影响,通过双针头连续水浴静电纺丝法制备了以涤纶长丝为芯纱,锦纶纳米纤维为包覆层,兼具纳米纤维特性和传统纱线力学性能的纳米纤维包芯纱。通过有限元分析软件ANSYS模拟其电场分布,探究了... 详细信息

为研究电场变化对皮芯结构纳米纤维包芯纱结构的影响,通过双针头连续水浴静电纺丝法制备了以涤纶长丝为芯纱,锦纶纳米纤维为包覆层,兼具纳米纤维特性和传统纱线力学性能的纳米纤维包芯纱。通过有限元分析软件ANSYS模拟其电场分布,探究了2个针头针尖间距对电场分布及纳米纤维包芯纱结构的影响。结果表明:静电纺丝最大电场强度出现在针尖处,随着针尖间距的增大,电场强度峰值呈现先增大后减小再增大的趋势;当针尖间距为20 mm时,纳米纤维间的黏结较多;随着针尖间距的增大,纳米纤维的形貌更加均匀光滑,其直径呈减小趋势,在针尖间距为80 mm时达到最小值(74.43±10.79) nm;当针尖间距从20 mm增加到60 mm时,纳米纤维包芯纱的孔隙率从20.27%提高到44.08%。

关键词：双针头连续水浴静电纺丝纳米纤维包芯纱电场模拟针头间距涤纶锦纶

应用原位聚合法的PTT/毛/聚苯胺复合导电纱制备与性能

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纺织学报 2014年第10期35卷 30-35页

作者：洪剑寒潘志娟张小英周燕苏州经贸职业技术学院江苏省丝绸工艺与材料工程技术研究开发中心江苏苏州215009 苏州大学纺织与服装工程学院江苏苏州215123 现代丝绸国家工程实验室(苏州) 江苏苏州215123

采用了一种基于原位聚合法的连续制备导电纱线的新型方法,以聚对苯二甲酸1,3丙二醇(PTT)/毛混纺纱为原料,制备了PTT/毛/聚苯胺(PANI)复合导电纱线,探讨了反应液浓度对复合导电纱表面形貌、化学结构、导电性能及力学性能的影响。研究结... 详细信息

采用了一种基于原位聚合法的连续制备导电纱线的新型方法,以聚对苯二甲酸1,3丙二醇(PTT)/毛混纺纱为原料,制备了PTT/毛/聚苯胺(PANI)复合导电纱线,探讨了反应液浓度对复合导电纱表面形貌、化学结构、导电性能及力学性能的影响。研究结果表明:随着反应液浓度的提高,复合导电纱中的聚苯胺含量增大;红外分析表明复合导电纱是PTT、羊毛与聚苯胺的共混体系;纱线电导率随反应液浓度的升高而增大,最高可达1.08×10-2S/cm;纱线经导电处理后,断裂强力、断裂伸长率与初始模量均有所提高,但屈服应力和屈服伸长率都有一定程度的下降。

关键词： PTT/羊毛混纺纱聚苯胺原位聚合电导率表面形貌红外光谱力学性能

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一维结构可穿戴柔性传感器研究进展

现代纺织技术 2024年第2期32卷 27-39页

作者：岳欣琰洪剑寒绍兴文理学院纺织服装学院浙江绍兴312000 绍兴文理学院浙江省清洁染整技术研究重点实验室浙江绍兴312000

随着智能可穿戴技术的发展,人们对智能化、多功能、易携带的可穿戴设备需求日益增长,可穿戴柔性传感器受到广泛关注并逐渐成为柔性电子领域的研究热点。一维结构柔性传感器具备优异适形性、高集成度和性能稳定等优势,有助于开发高性能... 详细信息

随着智能可穿戴技术的发展,人们对智能化、多功能、易携带的可穿戴设备需求日益增长,可穿戴柔性传感器受到广泛关注并逐渐成为柔性电子领域的研究热点。一维结构柔性传感器具备优异适形性、高集成度和性能稳定等优势,有助于开发高性能、可连续生产、多场景应用的可穿戴柔性电子产品。文章分析了用于一维结构穿戴柔性传感器的导电敏感材料和柔性基底材料,对一维结构穿戴柔性传感器的制备工艺进行划分,从表面涂层、纤维制备以及结构变化方面总结了各种一维结构穿戴柔性传感器的设计和应用。文章讨论了一维结构柔性传感器当前研究中需要突破的工作,对其在可穿戴应用领域的发展前景提出展望,为相关可穿戴柔性器件的研究提供理论价值和工程参考意义。

关键词：一维结构柔性传感器导电纤维智能可穿戴

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导电微纳纤维复合纱的制备及其气敏特性

纺织学报 2024年第2期45卷 52-58页

作者：周歆如范梦晶岳欣琰洪剑寒韩潇绍兴文理学院纺织服装学院浙江绍兴312000 浙江省清洁染整技术研究重点实验室浙江绍兴312000

为开发高质量的气敏传感器,利用水浴静电纺丝法制备以涤纶(PET)为芯纱,聚酰胺6(PA6)纳米纤维为包覆层的微纳纤维复合纱(MNY),基于原位聚合方法对MNY进行连续导电处理,制备微纳米纤维复合纱/聚苯胺(MNY/PANI)复合导电纱,以此作为气敏元件... 详细信息

为开发高质量的气敏传感器,利用水浴静电纺丝法制备以涤纶(PET)为芯纱,聚酰胺6(PA6)纳米纤维为包覆层的微纳纤维复合纱(MNY),基于原位聚合方法对MNY进行连续导电处理,制备微纳米纤维复合纱/聚苯胺(MNY/PANI)复合导电纱,以此作为气敏元件,同时将相同参数下制备的PET/PANI复合导电纱也作为气敏元件进行对照,探究不同结构纱线之间气敏效果的差异。研究结果表明:MNY具备良好的皮芯结构,经导电处理后MNY表面均匀分布了聚苯胺颗粒,MNY/PANI的电导率最高可达7.53 S/cm;相比于PET/PANI气敏元件,MNY/PANI气敏元件因其纳米结构的高比表面积对NH 3的灵敏度更高,能表现出更好的响应-恢复效果,重复性和稳定性更好,已初步具备了作为优良气敏元件的条件。

关键词：静电纺丝微纳纤维复合纱原位聚合气敏传感氨气检测纤维基气敏传感器

生物可降解聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)/聚乳酸共混物的相容性和结晶性

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纺织学报 2018年第8期39卷 1-8页

作者：赵作显洪剑寒严喆潘志娟苏州大学纺织与服装工程学院江苏苏州215021 绍兴文理学院纺织与服装学院浙江绍兴312000 苏州经贸职业技术学院江苏苏州215009 苏州大学现代丝绸国家工程实验室江苏苏州215123

针对聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)(PHBV)热稳定性差、易分解的问题,通过与聚乳酸(PLA)采用熔融共混的方法制备不同质量比的PHBV/PLA共混物,借助差示扫描量热仪、热重分析仪、动态热机械分析仪和X射线衍射仪研究了PHBV/PLA共混物... 详细信息

针对聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)(PHBV)热稳定性差、易分解的问题,通过与聚乳酸(PLA)采用熔融共混的方法制备不同质量比的PHBV/PLA共混物,借助差示扫描量热仪、热重分析仪、动态热机械分析仪和X射线衍射仪研究了PHBV/PLA共混物的相容性、热学性能和结晶性等,并用热台偏光显微镜观察了PHBV/PLA共混物的动态热结晶过程。结果表明:PHBV/PLA共混物呈现分离的熔融温度和玻璃化转变温度,X射线衍射曲线上没有出现新的衍射峰,说明PHBV和PLA的相容性较差;PLA的加入提高了PHBV的热稳定性,拓宽了PHBV的熔融加工窗口;随着共混物中PLA比例的增加,共混物的结晶相由"海-岛"相逐渐变成两聚合物分别连续成相。

关键词：聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯) 聚乳酸共混相容性结晶性

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导电涤纶纱连续制备工艺与性能

纺织学报 2018年第2期39卷 20-25页

作者：韩潇洪剑寒惠林史韩萍金丽华绍兴文理学院纺织服装学院浙江绍兴312000 苏州经贸职业技术学院江苏苏州215009

为提高涤纶的导电性能,以涤纶长丝纱为基材,采用基于苯胺原位聚合的连续导电方法,制备涤纶/聚苯胺(PET/PANI)复合导电纱。探讨了导电处理工艺氧化剂浓度、处理掺杂酸和苯胺的浓度及处理速度对导电纱导电性能的影响,并测定与分析了纤维... 详细信息

为提高涤纶的导电性能,以涤纶长丝纱为基材,采用基于苯胺原位聚合的连续导电方法,制备涤纶/聚苯胺(PET/PANI)复合导电纱。探讨了导电处理工艺氧化剂浓度、处理掺杂酸和苯胺的浓度及处理速度对导电纱导电性能的影响,并测定与分析了纤维的表面形貌、化学结构、热学性能及力学性能。结果表明:经导电处理后,PET纱线表面及内部包覆并填充了导电态PANI;反应液浓度及处理速度对PET/PANI复合导电纱的电导率有较大影响,制得的导电纱电导率最高可达1.5 S/cm以上;PANI的存在降低了PET的热稳定性;相比PET纱,PET/PANI复合导电纱的断裂强度和断裂伸长率有小幅增长,但初始模量却有较大的下降。

关键词：原位聚合连续制备涤纶/聚苯胺复合导电纱

聚乙烯醇对芳纶复合纱聚苯胺导电层耐久性影响

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纺织学报 2020年第4期41卷 91-97页

作者：胡铖烨缪润伍韩潇洪剑寒 GIL Ignacio 绍兴文理学院纺织服装学院浙江绍兴312000 绍兴文理学院浙江省清洁染整技术研究重点实验室浙江绍兴312000 加泰罗尼亚理工大学电子工程系巴塞罗那特拉萨08222

为提高聚苯胺导电层与基材之间的黏结牢度,以聚乙烯醇为共混高聚物,通过连续原位聚合法在对位芳纶纱线表面形成聚乙烯醇/聚苯胺导电层,制备得到芳纶/聚苯胺/聚乙烯醇复合导电纱。分析了导电纱的结构与性能,并研究了聚乙烯醇对聚苯胺导... 详细信息

为提高聚苯胺导电层与基材之间的黏结牢度,以聚乙烯醇为共混高聚物,通过连续原位聚合法在对位芳纶纱线表面形成聚乙烯醇/聚苯胺导电层,制备得到芳纶/聚苯胺/聚乙烯醇复合导电纱。分析了导电纱的结构与性能,并研究了聚乙烯醇对聚苯胺导电层耐水洗和耐磨性的影响。结果表明:适量添加聚乙烯醇有助于提高导电纱导电层的结构规整性及电导率,随着聚乙烯醇质量分数的提高,导电纱的电导率呈先上升后下降的趋势,当聚乙烯醇占苯胺的质量分数为4.30%时,制得的复合导电纱线的电导率最高,达到(1.120±0.198)S/cm;聚乙烯醇的添加和质量分数的提高,有助于聚苯胺导电层耐水洗性及在较小外力作用下的耐磨性的提高。

关键词：原位聚合法对位芳纶聚苯胺聚乙烯醇导电性耐久性导电纱线

镀银聚酰胺6/聚酰胺6纳米纤维包芯纱电容传感器的构筑

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纺织学报 2023年第11期44卷 67-73页

作者：范梦晶吴玲娅周歆如洪剑寒韩潇王建绍兴文理学院纺织服装学院浙江绍兴312000 浙江省清洁染整技术研究重点实验室浙江绍兴312000

为获得线形螺旋结构且具有良好传感性能的大应变柔性应变-电容传感器,采用水浴静电纺丝法以镀银聚酰胺6为芯纱,制备了镀银聚酰胺6/聚酰胺6纳米纤维包芯纱,并将其缠绕在橡筋上制备应变-电容式柔性传感器。对纳米纤维包芯纱的结构与力学... 详细信息

为获得线形螺旋结构且具有良好传感性能的大应变柔性应变-电容传感器,采用水浴静电纺丝法以镀银聚酰胺6为芯纱,制备了镀银聚酰胺6/聚酰胺6纳米纤维包芯纱,并将其缠绕在橡筋上制备应变-电容式柔性传感器。对纳米纤维包芯纱的结构与力学性能进行表征与测试,分析了应变-电容传感器的传感性能,并探索了其在人体运动监测中的应用。结果表明:聚酰胺6纳米纤维在镀银聚酰胺6表面形成结构完整的包覆层,直径分布主要在80~100 nm范围内,平均直径为95.53 nm;相较于芯纱,纳米纤维包芯纱的力学性能基本保持不变;制备的柔性传感器表现出良好的应变-电容传感性能,在6.67%的应变下敏感因子可达3.93,并具有良好的重复性,该传感器可用于人体运动的实时监测。

关键词：水浴静电纺丝聚酰胺6 纳米纤维包芯纱线状螺旋结构电容传感器运动监测