Como o ar condutor de ar condicionado não-tecido equilibra a condutividade e a respirabilidade?

Como um novo material funcional, Tecido condutor de ar quente não tecido é amplamente utilizado em vestíveis inteligentes, monitoramento médico, interiores automotivos e equipamentos eletrônicos. Sua maior característica é que ele pode dar ao material excelente condutividade, mantendo a leveza, a suavidade e a respirabilidade dos tecidos tradicionais não tecidos. No entanto, em aplicações práticas, como melhorar a condutividade sem sacrificar sua respirabilidade se tornou um problema técnico essencial no design e na fabricação de materiais.

1. Estrutura básica e princípio do tecido condutor de ar quente não tecido
O tecido condutor de ar quente condutor é geralmente feito de materiais de polímeros, como poliéster (PET) e polipropileno (PP) como material base, e é preparado adicionando preenchimentos condutores (como preto de carbono, grafeno, nanopartículas de metal ou polímeros condutores). Seu processo de moldagem usa a tecnologia de ligação ao ar quente para derreter e unir parcialmente as fibras através do fluxo de ar de alta temperatura para formar uma estrutura porosa tridimensional.

Essa estrutura não apenas garante a força mecânica e a flexibilidade do material, mas também mantém um grande número de canais microporosos, alcançando uma boa respirabilidade. O desempenho condutor depende do estado de distribuição do preenchimento condutor na rede de fibras e do caminho condutor formado por sua interconexão.

2. O mecanismo de contradição e equilíbrio entre condutividade e permeabilidade ao ar
No design do material, muitas vezes há uma certa contradição entre condutividade e permeabilidade ao ar:

Requisitos de condutividade: Para obter maior condutividade, geralmente é necessário aumentar o conteúdo de preenchimentos condutores ou aprimorar sua conectividade na matriz, o que pode fazer com que as lacunas de fibra sejam preenchidas ou bloqueadas.

Requisitos de permeabilidade ao ar: A permeabilidade ao ar depende da relação vazia e da estrutura dos poros dentro do material. Se os preenchimentos condutores forem distribuídos densamente, a porosidade será reduzida e a circulação do ar será afetada.
Portanto, para alcançar um equilíbrio entre os dois, é necessário começar com os seguintes aspectos:

Otimizar o tipo e proporção de preenchimentos condutores
A escolha de preenchimentos condutores com alta proporção e limiar de baixa percolação (como nanotubos de carbono, grafeno) pode obter melhor condutividade em uma quantidade de adição mais baixa, reduzindo assim o impacto na estrutura da permeabilidade do ar.

Regulamentar o arranjo de fibras e a estrutura dos poros
Durante o processo de ligação do ar quente, o grau de ligação entre as fibras é controlado ajustando a velocidade do fluxo de ar, a temperatura e o tempo para garantir a formação de uma estrutura de esqueleto tridimensional estável, mantendo o espaço de poros suficientes.
Projeto de estrutura composta
A camada condutora e a camada respirável são projetadas compositamente, como revestir a superfície com materiais condutores ou organizar as fibras condutoras e as fibras comuns em camadas, que podem alcançar a função condutora local sem afetar a respirabilidade geral.
Introdução ao processo de tratamento microporoso
Após a formação do material, a estrutura microporosa é formada por métodos físicos ou químicos, o que ajuda a melhorar a respirabilidade sem afetar significativamente a integridade da rede condutiva.

3. Desempenho e verificação em aplicações práticas
Em dispositivos vestíveis inteligentes, os tecidos condutores de ar quente não tecidos são frequentemente usados ​​para sensores flexíveis, elementos de aquecimento ou tecidos antistáticos. Esses cenários de aplicação têm altos requisitos para o conforto do material, portanto a respirabilidade não pode ser ignorada.

Dados experimentais mostram que o tecido não tecido que não é tecido, ar condutor otimizado, possui uma resistividade inferior a 10^3 Ω · cm e uma permeabilidade ao ar superior a 50 l/(m² · s), que atende totalmente às necessidades do conforto de uso humano. Além disso, o material ainda pode manter propriedades condutivas estáveis ​​após flexão e alongamento repetidos, mostrando boa durabilidade.

Os tecidos condutores de ar quente não tecidos mostram grande potencial para equilibrar a condutividade e a respirabilidade. Através da inovação colaborativa da ciência dos materiais e da tecnologia de processamento, podemos não apenas resolver as limitações funcionais dos materiais tradicionais, mas também expandir seus limites de aplicação em campos emergentes. No futuro, à medida que a tecnologia continua avançando, esses materiais desempenharão um papel mais importante nos campos de têxteis inteligentes e eletrônicos flexíveis.