电磁波屏蔽织物的开发与应用

电磁波屏蔽织物的开发和应用 随着科学技术的飞速进展，人类己经进入信息化时代，移动电话、微波炉、电脑、复印机、电视机、空调等产品，日益普及，这些电子设备和家用电器在使用过程中都会产生不同波长和频率的电磁波。这些电磁波虽然无色、无味、看不见、摸不着，但穿透力强、生物作用大，充斥着整个空间令人防不胜防，已成为继大气污染、水污染、噪音污染之后的第四大污染，被人们喻为"电子烟雾"。 　　据美国环保局调查，98%以上的人常常接触不同程度的电磁波辐射，而电磁波的脉冲辐射会引起人的心血管系统、内分泌系统、神经系统、生殖系统、免疫系统的功能损伤，非常是对大脑细胞有很大的损害。1993年瑞典等北欧三国作了一项研究调查公布，长期受到2mg以上的电磁波辐射影响，患白血病的机会是正常人的1.5倍。前苏联国际象棋大师民古拉斯就是在和超级电脑下棋时受到电磁波辐射的损害而死亡的，因而对产生的电磁波好采纳屏蔽措施，实现自我爱护。为此，电磁波屏蔽织物的开发应运而生。 　　目前，掺有金属纤维的屏蔽织物在发达国家早已成为环保要求的绿色面料品新兴产物，而在我国才刚刚起步。在这世纪之交，中国终将加入WTO时期，为适应国际环保布料品进展趋势的要求，在我国研究和开发防电磁波辐射的屏蔽织物，无论是在航空航天、军事领域还是民用领域都具有广泛的市场和应用前景。 　　1.磁波及其防护 　　1.1.电磁波概述 　　从基本物理学可知，存在有两种电荷：正电荷及负电荷。这两种电荷都是电厂的来源，移动的电荷产生了电流，而电流能建站出磁场，一个时变的电场会伴随着产生磁场，一个时变的磁场也会件随着产生电场。换句话说，时变的电场和磁场会耦合在一起而产生电磁场。在空间传播的周期性变化的电磁场，就是电磁波，电磁波本身载有电磁能量，此能量由电磁波从起源出发经由空间传送到有段距离的某个接受点的过程，就是辐射。 　　电磁波包含长波、中波、短波、超短波和微波。对于长、中、短、超短波电磁辐射，我们用电场强度来表示，对微波电磁辐射，我们用功率密度来表示。微波频率为300MHz～300GHz，相应波长为lm～lmm范围内，微波的频率高，频带宽，信息量大，波长短，波柬定向性和分辨能力高，它在雷达、通讯、医疗、吃品整理等领域得到了广泛的应用，但人们在学会利用微波的同时，微波给人类带来的危害在电磁辐射中是大的，这一点不容忽视。1996年3月，日本SAPLO杂志公布了家庭常用电器电磁辐射检测数据参考表如下；(单位mg) 　　1.2.电磁波辐射人体的作用机理及其危害 　　电磁辐射对人类的危害可分为热效应作用和非热效应作用。热效应是指高频电磁波对生物肌体细胞的"加热"作用。人体接受电磁辐射后，体内的极性分子会随着电磁场极性的变化作快速排列在排列休闲中，分子因相互撞击，摩擦而产生庞大热量，使肌体生温。如果汲取的辐射能很多，靠体温的调节无法把热量散发出去，则会引起体温升高，进而引发各种不良症状。非热效应是指低频电磁波产生的影响，人体被电磁辐射后，体温并未明显升高，但己经干扰了人体固有的微弱电磁场使血液、淋巴液和细胞原生质发生改变，对人体造成危害。长期受到电磁波辐射的工作人员，他们的收缩压、心率、血小板和白血球的免疫功能等都会受到肯定程度的影响，并会产生神经衰弱、早脱发、眼睛体混浊等症状，因此电磁波辐射非常是高频对人体有很明显的破坏作用。 　　1.3电磁波的防护 　　为了减少电磁辐射，专家们告诫要远离电磁波发射源，对产生电磁波的电器好采纳屏蔽措施，但好的方法是实现自我爱护，如给手机等微波辐射源罩上具有屏蔽作用的外套，给长期从事计算机和复印机等工作的人员穿上具有屏蔽作用的防护工作装，给采纳微波炉烹调的主妇戴上屏蔽围裙，非常是怀了小宝宝的孕妇，更需要这方面的防护。 　　2.电磁波屏蔽织物的开发 　　2.1屏蔽织物的种类及其性能 　　电磁波屏蔽织物的种类大体上可分为三大类；一是使用了功能性纤维的屏蔽织物，二是进行防辐射后后整理的屏蔽织物，三是带有金属丝网夹层的屏蔽织物。 　　在大类中，功能性纤维可以采纳纯粹由无机金属材料制成的纤维，如不锈钢纤维;也可以是在金属纤维的表面涂上一层塑料后制成的纤维;或者是外包金属的镀金属纤维，如镀铜、镀镍、镀铝、镀锌、镀银的聚醋纤维、聚丙烯腈纤维纤维等。用这些纤维制成的屏蔽织物除了防电磁辐射性能外，通常还有质轻、柔韧性好等优点，其中用不锈钢金属纤维制成的屏蔽织物是较理想的电磁波防护布料。防辐射后后整理的屏蔽织物，使用金属银、镍、铜等喷涂织物，使织物具有电磁波屏蔽性。 　　综合比较而言，对织物进行后后整理得到的屏蔽织物受外界环境的影响较大，不耐清洗，手感僵硬；带有金属网夹层的屏蔽织物不能清洗而且笨重，服用性能差；而采纳金属纤维和一般纤维按肯定比例混纺化纤织物，通过特定的工艺使之充分混合均匀，制成成色一致的金属纤维混纺化纤织物纱制成的织物不仅具有较好的电磁波屏蔽性能，而且耐久性良好，织物耐清洗、耐高温、耐腐蚀、柔软透气、穿着舒适、服用性能好。 　　2.2屏蔽织物的屏蔽机理 　　电磁波在传送过程中碰到不同介质的物质时，将产生反射、汲取和穿透现象。若电磁波摄入到电解质的表面，大部分入射波会反射回去，若射入非导电介质的表面，另一部分入射波会反射，一部分入射波会传送过去。不锈钢金属纤维是电磁的良导体，导体内部有许多自由电荷，具有很好的集肤效应，因而当电磁波入射到纤维表面上时，大部分入射功率将削弱而衰减。 　　屏蔽织物的屏蔽机理主要是利用防电磁波能力较高的金属纤维对电磁波的反射功能。当电磁波辐射在织物上时，织物中均匀分布的金属纤维成为导电介质而将部分电磁波反射回去，减少了电磁波的透过量。随着织物中金属纤维含量的增多，导电介质面区域增大，反射能力愈强，透射量愈小，屏蔽作用也就愈好。 　　2.3屏蔽织物开发的工艺要点 　　金属纤维表面不平坦，摩擦系数大，比重大，刚度大，纤维的韧性比一般的纤维要差，卷曲、弹性差、脆性强、简单断，并且导电，其可纺性和一般面料纤维相比有很大差异，织染各工序要改变许多工艺参数和设备，并采取非常的技术措施，才能保证纺纱、织造、染整顺利进行，随着金属纤维含量的增加，面料染的难度也相应增加。 　　2.3.1纺纱要点 　　金属纤维和一般纤维的混纺化纤织物工艺主要采纳条混多道并合的方法，使金属纤维充分混合均匀，然后经过粗、细纱纺成所需号数的混纺化纤织物纺纱线，在混纺化纤织物的并、粗、细各工序，工艺上要采取低车速、重加压、轻定量，大隔距、通道完洁、防缠防堵、勤换钢丝圈等措施，以保证牵伸的稳定，提高成纱强力及条干均匀度等。 　　2.3.2织造要点 　　络筒、整经工序要采纳小张力、低车速的工艺以减少经纱断头和摩擦起毛，清纱器采纳完电式代替电容式，浆料采纳非常的配方，目的在于提高经纱的耐磨性能，减少因摩擦而引起的金属纤维脱落。织造采纳低车速、小张力，开口投梭时间等参数要按照织物中金属纤维含量及用途要求来选择。 　　2.3.3染整要点 　　金属纤维织物后处理时可采纳氯漂工艺，退浆时可使用酶退浆和碱退浆结合，减少烧碱用量，依据金属纤维织物和其它纤维混纺化纤织物比例的不同，要采纳不同的上色方法，完量不使用强氧化剂，以免面料金属纤维氧化、溶化、腐蚀、降低屏蔽性能。 　　2.4屏蔽织物性能检测 　　屏蔽织物除了应具备一般织物的物理性能指标外，还应具备很好的屏蔽性能。现在我们通常用屏蔽衰减值(也称隔离度)来反映屏蔽织物遮挡电磁波的效果。隔离度达到20dB，就能满足屏蔽的要求，相当于电磁波通过织物后衰减了4万倍，即透射量仅为入射量的万分之一。我所研制的几种金属纤维屏蔽织物隔离度，在20～45dB，表2给出了代号为J002A的屏蔽织物在不同波段频率下的隔离度数值。 　　表2, J002A屏蔽织物的隔离度 　　3．电磁波屏蔽织物的应用 　　电磁波屏蔽织物可广泛应用于军事、通讯、医学、工业和家庭等方面，如织物中金属纤维的含量不同，用途亦不同，如表3所示。 　　金属纤维防电磁屏蔽织物用途 　　4．结束语 　　电磁波屏蔽织物的研究和开发具有良好的社会意义和应用前景，但从目前情况看，还有许多需要进一步研究的课题以及实现产业化及销售方面的工作仍需我们不断努力，为此有以下几点建议: 　　(1)对于开发成功的产品，应完快制定标准，提高产品质量和使用性能，扩大对外宣传，开拓国内外市场; 　　(2)应及时制定电磁波屏蔽织物的国家标准，有利于企业的规范和进展。 　　(3）目前只有少数人认为电磁波对人体有害而采纳工作装，大多数接近电磁波的人对此还缺少足够认识，因此应加大市场宣传力度。国家也应依据环保要求制订相应的劳保法规及颁布相关政策，提高人们的自我爱护意识。 　　(4)对于金属纤维纺纱，仍存在着金属纤维束不易牵伸，并条、粗纱易涌头，细纱的粗细节多，混合不均，断头率高等问题，高含量纺纱更是明显，所以应进一步探究工艺、改善纺纱质量，提高生产效率，降低整理成本。 AA