书城工业不可思议的新材料
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第25章 热敏纤维

近年以来,智能纤维的发展越来越受到人们的关注,它是在材料已有的物性和功能性的基础上加上信息的内容,可解决人和机器在精确性方面存在的极大差异。智能纤维的形状、温度、颜色等可随着环境的变化而变化。热敏纤维属于智能纤维中的一种,其性能会随温度发生可逆变化,目前的主要种类有相变调温纤维、调温调湿纤维、热敏变色纤维等。

热敏纤维,或者热敏变色纤维,是指随温度的升高能显示在常温下不同色泽的纤维。如含金属钛(或铪、锆)的纤维,在常温下呈黄色,加热至300~400℃,变为灰黑色,继续加热至500~600℃时,呈白色,而到1000℃,即变灰白色。

制法是采用将含钛(或铪、锆)的有机金属化合物与对苯二甲酸共缩聚,制得分子量为104~106的聚合物,然后溶于适当溶剂中纺丝而得,可用作测温仪表用的热敏元件等。

获得热敏变色纤维的方法除了将热敏变色剂充填到纤维内部外,还可将含热敏变色微胶囊的氯乙烯聚合物溶液涂于纤维表面,并经热处理使溶液成凝胶状来获得可逆的热敏变色功效。

英国默克化学公司将热敏化合物掺到染料中去,再印染到织物上。染料由黏合剂树脂的微小胶囊组成,每个胶囊都有液晶,液晶能随温度的变化而呈现不同的折射率,使服装变幻出多种色彩。通常在温度较低时服装呈黑色,在28℃时呈红色,到33℃时则会变成蓝色,介于28~33℃会产生出其他各种色彩。目前,默克公司已掌握了精细地调整热敏变色材料的技术,使这种面料能在常温范围内显示出缤纷色彩。

由此设计出来的变色服装,根据光学原理和热学原理研制而成。分为光敏变色和热敏变色两种。白天是一种颜色,晚上是一种颜色;高于27℃是一种颜色,低于27℃是一种颜色。变色染料配合图案的设计,并且还添加一种新型化学纤维,制造出服装颜色变化,并且使图案变化,打破了普通染料只能印制静止图案、长时间漂洗容易掉色的限制。使处理过看似普通的服装或包饰,离开阳光或一见阳光,就可以瞬间变化出不同的色彩,阳光越强,色彩变化越大,令人耳目一新,奇妙无比!这种服装不仅手感柔软,更具有良好的伸缩性,吸湿性,久洗不变形,不起球,不影响变色效果,消费者可以放心大胆的穿着。

知识点:能预警和自动加固的机翼

飞机能飞,主要靠发动机和机翼,如果机翼断裂,就像飞鸟折断了翅膀。因此,在飞行中使机翼自己能“感觉”到将要发生故障,提前向飞行员发出警报并自行加固或修复是防止空难的关键。

能自动加固的机翼

方法之一是在高性能的机翼材料中事先嵌入细小的光纤,由于机翼中布满了纵横交错的光纤,它们就能像“神经”那样感受到机翼上受到的不同压力,因为通过测量光纤传输光线时的变化,可以测出飞机机翼承受的不同压力,在受力极端严重的情况下,有些光纤就会断裂,光线传输就会中断,于是就能发出即将出现事故的警告,这就相当于向飞行员喊“哎哟”和“救命”。美国多伦多大学光纤智能结构实验室正在研究这种具有自己的“神经系统”的机翼。

但仅能发现问题和发出报警的材料还不能算高级的智能材料。只有在遇险时自己解决问题的材料才是最理想的。美国密歇根州立大学的穆凯席·甘迪教授领导的一个科研小组就在研究一种能自动加固的直升机水平旋翼叶片,当叶片在飞行中遇到疾风作用而猛烈振动时,叶片为防止过载受损会自动加固。原来,在这种叶片中,事先嵌进了均匀分布的极微小的液滴压电材料,这种压电材料在一定电压条件下能从液体状态变为固体状态而使叶片自动加固,抗御疾风引起的过载破坏。