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智能光纤:纤维时刻感知周围环境的变化

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:智能纤维是指能感知机械、热、化学、光、湿度、电磁等外界环境或内部状态发生的变化并做出响应的纤维。光导纤维,是一种可将光能封闭在纤维中并使其以波导方式进行传输的光学复合纤维,也称为智能光纤,由纤芯和包层两部分组成,具有优异的传输性能,可随时提供描述系统状态的准确信息。

智能光纤:纤维时刻感知周围环境的变化

智能纤维是指能感知机械、热、化学、光、湿度、电磁等外界环境或内部状态发生的变化并做出响应的纤维。纳米技术微胶囊技术、电子信息技术领域的先进技术手段与纤维技术的结合使智能纤维的开发和应用得到迅速发展,并催生出一系列新型智能纺织品医疗、卫生、保健、美容等领域的应用。典型的智能纤维包括:

(1)相变纤维,是一种相变材料技术与纤维制造技术结合后开发的,能够自动感知环境温度变化后智能调节温度的纤维材料,其中包含的相变物质通过固—液或固—固可逆转化使纤维具有双向温度调节和适应性,当环境温度高于某一阈值时,材料相变吸热而具有制冷效果;当环境温度低于某一阈值时,材料相变放热而具有保温效果,以此控制纤维周围的温度。

(2)形状记忆纤维,是在一定的应力、温度等条件下发生塑性形变后,在特定条件刺激下能恢复初始形状的纤维,其原始形状可设计成直线形、波浪形、螺旋形或其他形状,目前主要有形状记忆合金纤维、形状记忆聚合物纤维和经整理剂加工的形状记忆功能纤维三大类。

(3)智能凝胶纤维,是能随温度、pH、光、压力、电等外界刺激发生体积或形态改变的凝胶纤维,根据刺激条件的不同可分为pH响应性凝胶纤维、温敏纤维、光敏纤维和电敏纤维等,其中以pH响应性凝胶纤维较为常见。(www.xing528.com)

(4)光导纤维,是一种可将光能封闭在纤维中并使其以波导方式进行传输的光学复合纤维,也称为智能光纤,由纤芯和包层两部分组成,具有优异的传输性能,可随时提供描述系统状态的准确信息。光导纤维直径细、柔韧性好、易加工,同时兼具信息感知和传输的双重功能,被人们公认为首选的传感材料,近年来广泛用于制作各类传感器,在智能服装、安全性服装等新型服装中应用时可实现对外界环境温度、压力、位移等状况以及人体的体温、心跳、血压、呼吸等生理指标监控。

(5)电子智能纤维,是基于电子技术,融合传感、通信人工智能等高科技手段开发出的一类新型纤维材料,主要有抗静电纤维、导电纤维等,其中导电纤维能通过电子传导和电晕放电消除静电,可用于消除静电、吸收电磁波以及探测和传输电信号。

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