劉海文 姚桂芬

河北科技大學(xué)紡織服裝學(xué)院，河北 石家莊 050018

多層實(shí)心板材鐵纖維吸波機(jī)織物的結(jié)構(gòu)與吸波性能研究*

劉海文 姚桂芬

河北科技大學(xué)紡織服裝學(xué)院，河北 石家莊 050018

為研究鐵纖維吸波機(jī)織物的結(jié)構(gòu)與吸波性能的關(guān)系，在小樣機(jī)上試織出鐵纖維雙向和單向排列的三種多層實(shí)心板材立體織物，并進(jìn)行吸波性能測(cè)試。結(jié)果表明：鐵纖維雙向排列的機(jī)織物的吸波性能優(yōu)于鐵纖維單向排列的機(jī)織物，且鐵纖維網(wǎng)格大的機(jī)織物的吸波性能優(yōu)于鐵纖維網(wǎng)格小的機(jī)織物。

鐵纖維， 機(jī)織物， 多層， 結(jié)構(gòu)， 吸波性能

鐵纖維及其制品是一種功能性材料。鐵纖維單位體積儲(chǔ)存的磁能較高、介電損耗吸收較強(qiáng)、磁導(dǎo)率較高、電阻率較低，其可在外界交變電磁場(chǎng)的作用下將電磁波的部分能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芟牡鬧1]。故以鐵纖維為基本原材料制備吸波材料可實(shí)現(xiàn)輕質(zhì)、寬頻和強(qiáng)吸收。

當(dāng)前，開(kāi)發(fā)具備“薄、輕、寬、強(qiáng)”等特點(diǎn)的柔性吸波材料，是材料科學(xué)與紡織科學(xué)的前沿研究熱點(diǎn)之一[2]。其中，采用三維機(jī)織物作為吸波材料有著極大的優(yōu)越性，因?yàn)槿S機(jī)織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)性良好、力學(xué)性能突出、抗沖擊性能及彎曲疲勞性能良好、整體性優(yōu)良。如，三維機(jī)織物中的多層實(shí)心板材對(duì)電磁波具有吸收和衰減的作用，是一種理想的吸波立體織物，加入鐵纖維會(huì)進(jìn)一步增加多層實(shí)心板材的吸波效果。

本文選擇鎳鐵纖維作為鐵纖維，其中鐵纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.34%。以三層實(shí)心板材鐵纖維吸波機(jī)織物為例，研究多層實(shí)心板材鐵纖維吸波機(jī)織物的結(jié)構(gòu)與吸波性能。

1 織前紗線準(zhǔn)備

本文采用的紗線有純棉紗線和鎳鐵纖維紗線兩種，其中純棉紗線和鎳鐵纖維紗線的線密度皆為58 tex。

為使上機(jī)織造更加順利，特對(duì)純棉紗線進(jìn)行了漿紗。具體漿紗配方為PVA 20 g、淀粉15 g、植物油2 g、含固率8%、上漿率約14%[3]。

2 多層實(shí)心板材鐵纖維吸波機(jī)織物的設(shè)計(jì)和試織

本文基于鐵纖維在機(jī)織物中的排列方式，設(shè)計(jì)并織造了三塊角連鎖接結(jié)結(jié)構(gòu)的三層實(shí)心板材鐵纖維吸波機(jī)織物[4]。機(jī)織物的規(guī)格為20 cm×20 cm。三塊機(jī)織物中純棉紗線和鎳鐵纖維紗線的排列：

(1)織物1雙向均使用純棉紗線和鎳鐵纖維紗線，經(jīng)向純棉紗線和鎳鐵纖維紗線的根數(shù)排列比為3∶1、 緯向純棉紗線和鎳鐵纖維紗線的根數(shù)排列比為5∶1；

(2)織物2雙向均使用純棉紗線和鎳鐵纖維紗線，經(jīng)、緯向純棉紗線和鎳鐵纖維紗線的根數(shù)排列比均為3∶1；

(3)織物3僅經(jīng)向使用純棉紗線和鎳鐵纖維紗線，純棉紗線和鎳鐵纖維紗線的根數(shù)排列比為3∶1，緯向全部使用純棉紗線。

圖1是角連鎖接結(jié)結(jié)構(gòu)的三層實(shí)心板材鐵纖維吸波機(jī)織物的結(jié)構(gòu)圖，其中曲線代表經(jīng)紗、圓圈代表緯紗。圖2為該織物的上機(jī)圖。

圖1 角連鎖接結(jié)三層實(shí)心板材鐵纖維吸波機(jī)織物的結(jié)構(gòu)

3 吸波性能測(cè)試

圖2 角連鎖接結(jié)三層實(shí)心鐵纖維機(jī)織物上機(jī)圖

圖3 三層實(shí)心板材鐵纖維吸波機(jī)織物的吸波性能

三塊機(jī)織物各裁取試樣進(jìn)行吸波性能測(cè)試，所得吸波性能如圖3所示?？椢?中鐵纖維網(wǎng)格大于織物2中鐵纖維網(wǎng)格，織物3僅單向排列了鐵纖維。

分析圖3可以發(fā)現(xiàn)：

(1) 織物1在頻率為14.96 GHz時(shí)，反射率最小，為-14.00 dB(即3.98%)，故其吸收率為96.02%；在整個(gè)頻段(2.00～18.00 GHz)范圍內(nèi)，吸波最好的頻段是14.00～16.00 GHz。

(2) 織物2在頻率為17.84 GHz時(shí)，反射率最小，為-5.55 dB。

(3) 織物3在頻率為14.96 GHz時(shí)，反射率最小，為-4.92 dB。

故可知，三塊機(jī)織物的吸波性能為織物1>織物2>織物3，即三層實(shí)心板材鐵纖維機(jī)織物中鐵纖維雙向排列的機(jī)織物吸波性能優(yōu)于單向排列的機(jī)織物；織物1因鐵纖維網(wǎng)格大于織物2中的鐵纖維網(wǎng)格，故織物1的吸波性能優(yōu)于織物2。

4 結(jié)語(yǔ)

在小樣機(jī)上試織出三種不同排列比的角連鎖接結(jié)三層實(shí)心板材鐵纖維吸波機(jī)織物，通過(guò)對(duì)所得機(jī)織物進(jìn)行吸波性能測(cè)試發(fā)現(xiàn)：

(1) 鐵纖維雙向排列的機(jī)織物的吸波性能優(yōu)于單向排列的機(jī)織物；

(2) 鐵纖維紗線網(wǎng)格大的機(jī)織物的吸波性能優(yōu)于網(wǎng)格小的機(jī)織物。

將鐵纖維吸波材料與三維機(jī)織物合理結(jié)合，可大大拓展兩者的應(yīng)用領(lǐng)域，產(chǎn)品能廣泛應(yīng)用于航天航空、國(guó)防軍事、人體防護(hù)安全等方面。

[1] 姚穆.紡織材料學(xué)：第3版[M].北京:中國(guó)紡織出版社,2009：368-367.

[2] 袁軍,周小艷.電磁吸波材料研究的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2011,32(5):76-77.

[3] 鞏曉陽(yáng),董企銘.吸波材料的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展[J].河南科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2003,24(2):19-22.

[4] 郭小芳,王長(zhǎng)征,吳世洋.吸波材料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].甘肅冶金,2010,32(4):47-50.

[5] 李享成,龔榮洲.鐵鎳?yán)w維的磁場(chǎng)誘導(dǎo)制備及電磁性能研究[J].功能材料,2006,37(1):27-28.

[6] 趙振聲,張秀成,聶彥，等.多晶鐵纖維吸波材料的微波磁性研究[J].磁性材料及器件,2000,31(1):18-21.

Study on the structure and absorbing wave property of multi-layer solid sheet iron fiber absorbing wave woven fabric

LiuHaiwen,YaoGuifen

College of Textile and Garment, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang 050018, China

To study the relationship between the structure and the absorbing wave property of iron fiber absorbing wave woven fabric, three kinds of multi-layer solid sheet three dimensional fabrics which had iron fibers lying at the double and single direction were woven on the sample loom, and the absorbing wave property was tested. The results showed that the absorbing wave property of the double-lying iron fiber was better than that of single-lying iron fibers, and the larger the grid was, the better the absorbing wave property was.

iron fiber, woven fabric, multi-layer, structure, absorbing wave property

*河北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(E2013208122)

2016-07-22

劉海文，女，1966年生，副教授，主要從事紡織工程專業(yè)的教學(xué)研究

TS105.3

A

1004-7093(2017)03-0012-03