絨面吸波面料化學(xué)鍍膜吸波性能分析

王小燕,孫見成

(西安工程大學(xué)紡織與材料學(xué)院，陜西西安 710048)

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絨面吸波面料化學(xué)鍍膜吸波性能分析

王小燕,孫見成

(西安工程大學(xué)紡織與材料學(xué)院，陜西西安 710048)

探討絨面吸波面料利用化學(xué)鍍的方式鍍上金屬鎳粉后的吸波性能。通過改變施鍍時(shí)間和絨面結(jié)構(gòu)，采用控制變量的方法，對(duì)吸波性能進(jìn)行了測試分析。試驗(yàn)結(jié)果表明，在化學(xué)鍍鎳工藝中，施鍍時(shí)間和絨面結(jié)構(gòu)影響吸波性能。

化學(xué)鍍 施鍍時(shí)間 絨面結(jié)構(gòu)

0 引言

所謂吸波材料是指能將入射的電磁波轉(zhuǎn)化成其他形式能量(如機(jī)械能、電能和熱能)而消耗掉的材料[1-2]。理想的吸波材料應(yīng)具有吸收頻帶寬、質(zhì)量輕、厚度薄、物理機(jī)械性能好、使用簡便等特點(diǎn)[2]。本文選取的是目前少有人研究的絨面織物，這種織物經(jīng)過吸波劑浸漬整理后，具有質(zhì)量輕、手感柔軟、吸波性能良好的特點(diǎn)[3]?；瘜W(xué)鍍鎳技術(shù)具有工藝比較簡單，鍍層性能優(yōu)良，是一種新興發(fā)展的表面處理技術(shù),由于化學(xué)鍍鎳層硬度高，耐磨性能好，減摩系數(shù)低，鍍態(tài)結(jié)構(gòu)為非晶態(tài)，耐腐蝕性極佳[4]。因此，采用絨面吸波面料作為基布，來研究絨面吸波面料利用化學(xué)鍍的工藝鍍上金屬鎳粉后的吸波性能就顯得意義重大。本文試圖通過理論分析和實(shí)驗(yàn)的方法找到影響化學(xué)鍍鎳吸波性能的因素及其影響規(guī)律。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料和設(shè)備

1.1.1 實(shí)驗(yàn)原料

實(shí)驗(yàn)中所用到的實(shí)驗(yàn)原料如表1所示

表1 實(shí)驗(yàn)原料

1.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

實(shí)驗(yàn)中所用到的設(shè)備如表2所示

表2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

1.2 鍍膜試樣纖維表面微觀形貌圖

圖1所示為化學(xué)鍍鎳后，絨面織物纖維表面的掃描電鏡照片(細(xì)羊羔絨織物，施鍍時(shí)間20min)，放大倍數(shù)分別為100和2000。如圖1的(a)和(b)所示，施鍍后纖維表面存在著兩種形態(tài)的鍍層：一是纖維表面直接包覆著一層致密的鎳金屬膜；二是在這層膜的外表面還積聚著很多沉積在一起的金屬顆粒，包裹在第一層膜表面，形成明顯的鍍層。

(a) (b)

1.3 實(shí)驗(yàn)條件

在本次實(shí)驗(yàn)中對(duì)于吸波性能的測試有著明確的目標(biāo)。首先要進(jìn)行吸波測試必須要在沒有電磁干擾的情況下進(jìn)行，這是對(duì)吸波測試最基本的要求。因此，我們要選擇一段地域開闊沒有電磁反射干擾的地段。在條件允許的情況下，最好選擇在電波暗室測試。

2 測試結(jié)果與分析

2.1 施鍍時(shí)間對(duì)化學(xué)鍍鎳絨面織物吸波性能的影響

在本次實(shí)驗(yàn)中，采用控制變量的方法來分析施鍍時(shí)間對(duì)化學(xué)鍍鎳絨面織物吸波性能的影響。首先，在粗化和活化的所有條件相同的情況下，施鍍時(shí)間影響鍍層的厚度，進(jìn)而影響吸波的效果。 圖2(a)所示為三種不同的施鍍時(shí)間對(duì)2cm 長毛絨織物吸波性能的影響分析，當(dāng)施鍍時(shí)間為 20min 時(shí)，有效吸收頻段為0，最優(yōu)反射值出現(xiàn)在 W波段，為-5.2dB。圖2(b)所示為三種不同的施鍍時(shí)間對(duì)粗羊羔絨織物吸波性能的影響分析，施鍍時(shí)間為 20min 時(shí)，有效吸收頻段為W波段，最優(yōu)反射值為-7.3d B。圖2(c)所示是三種不同的施鍍時(shí)間對(duì)細(xì)羊羔絨織物吸波性能的影響分析，從圖中可以看出，在施鍍時(shí)間為20min時(shí)，有效吸波頻段是0，最優(yōu)的反射值出現(xiàn)在W波段，其值是-4.7dB。由此可得出，利用化學(xué)鍍鎳織物所制備的絨面織物的吸波性能并不理想，低頻的吸波性能為0，只在C、X、Ku、Ka、W波段出現(xiàn)吸波現(xiàn)象?？偟膩碚f，施鍍時(shí)間對(duì)吸波性能的影響主要反應(yīng)為增重率對(duì)吸波性能的影響，增重率對(duì)中低頻波段的影響不大，高頻波段的反射值優(yōu)于低頻波段，隨增重率的增加，反射峰向著低頻移動(dòng)。

圖2(a) 不同的施鍍時(shí)間下長毛絨織物的吸波性能分析

圖2(b) 不同的施鍍時(shí)間下粗羊羔絨織物的吸波性能分析

圖2(c) 不同施鍍時(shí)間下細(xì)羊羔絨織物吸波性能分析

2.2 絨面結(jié)構(gòu)對(duì)化學(xué)鍍鎳織物吸波性能的影響

圖3所示是施鍍時(shí)間為20min時(shí)，2cm長絨毛、細(xì)羊羔絨、粗羊羔絨織物在不同波段的反射率情況。由圖3可知，粗羊羔絨織物由于其獨(dú)特的外觀特性，有利于增重率的增加，即電磁波的多次反射吸收，其吸波性能較其他兩種絨面織物要好。由前面的分析可知，化學(xué)鍍鎳絨面織物本身吸波效果并不理想。主要有如下兩個(gè)原因：(1)金屬鎳粉作為單一的吸波劑吸波效果差，而且吸波頻帶較窄，吸波特性變差；(2)在實(shí)際操作過程中，絨毛和鎳不能均勻接觸，在很大程度上影響適度效果。

圖3 絨面結(jié)構(gòu)對(duì)化學(xué)鍍鎳織物吸波性能的影響

3 結(jié)論

通過以上實(shí)驗(yàn)，我們可以得到如下結(jié)論：

(1)在化學(xué)鍍鎳過程中，施鍍時(shí)間的控制至關(guān)重要，它對(duì)增重率有著很大的影響，最佳的施鍍時(shí)間應(yīng)控制在20min左右，時(shí)間過短金屬鎳離子還原不充分，時(shí)間過長會(huì)使鍍液變壞從而影響原先的鍍層。

(2)金屬鎳作為單一的吸波劑，化學(xué)鍍吸波效果并不是很理想。鎳粉需與其他金屬如鐵、鈷、鋅等混合制成合金粉末，或與電損耗型吸波劑如炭黑等復(fù)合才能起到相應(yīng)的吸波效果。

(3)由于金屬鎳本身的吸波效果不佳，所以絨面織物的類型對(duì)化學(xué)鍍鎳吸波面料的影響差異并不是很明顯。

(4)基布不同絨面結(jié)構(gòu)不同，吸波效果也不同，粗羊羔絨織物由于其獨(dú)特的外觀特性，它具有優(yōu)于細(xì)羊羔絨織物和長毛絨織物的吸波特性，因此，在選擇基布方面也是關(guān)鍵因素。

(5)所有鍍層后的絨面織物都可以吸收2GHz～18GHz這個(gè)頻段的電磁波。在8GHz～12GHz頻段吸收電磁波能力較好是1cm和2cm的長毛絨，與之比較，3cm、4cm、6cm的長毛絨織物在各個(gè)頻段的吸波性能都比較穩(wěn)定。

[1] 劉元軍，趙曉明，李衛(wèi)斌.吸波材料研究進(jìn)展[J].成都紡織高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2015(3)：23-29.

[2] 趙曉明，魯亞穩(wěn).吸波材料的最新研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢[J].成都紡織高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2016(3)：120-124.

[3] 溫嬌，丁志榮，張琰卿，等．吸波涂層復(fù)合面料的制備及其吸波性能[J].紡織學(xué)報(bào)，2014，35(5) ：61-66.

[4] 廖西平,夏洪均.化學(xué)鍍鎳技術(shù)及其工業(yè)應(yīng)用[J].重慶工商大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，26(4)：400-402.

2017-01-15

王小燕(1990-)，女，碩士研究生，研究方向：紡織材料與紡織品設(shè)計(jì)。

TS101.92

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1008-5580(2017)02-0177-03