形状记忆合金在纺织业应用的研究进展.pdf
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1、第2 6 卷第6 期 2 0 0 5 年1 2 月 纺织学报 J o I l 工n d 0 fT e x t i kR e 8 e a r c h V 0 1 2 6 H o 6 D e c 2 0 0 5 形状记忆合金在纺织业应用的研究进展 刘晓霞1 ,胡金莲2 ( 1 上海工程技术大学服装学院,上海2 0 0 3 3 6 ;2 香港理工夫学服装与制衣学系,香港) 摘要综述形状记忆台金在各种花式纱线、动感织物中的形状记忆效果,在各种功能织物中的应用。 关键词形状记忆;合金;织物;纺织 中国分类号:m3 4 32 文献标识码:A文章编号:0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 5 )
2、0 6 一0 1 3 0 0 3 。A d V a n e 鹧i nd e v e l o p m e n ta n da p p l i t i o no fs h a p em e m o r ya l l o yi nt e x t 1 e s L 形X i a 0 、x i a l ,H UJ i 一l i a 玎2 ( 1 舶z 姆e 。,踟M ”,舶。昭 。踟j 椰时。,西刨n r ”wn c 肿始y ,s k 愕 毹2 0 0 3 3 6 ,吼l ; 2 慨砬出0 ,妇删c b 琥嘴,砚e 舶w 岛增P 0 枷扰h 出E m 如,舶增增,西f 抛) A b s 椭c tA no
3、州i e w0 ft hs h a p en 冲m o r y 出l o ya d d 陀s s e dl t ss h a p em e 脚r ye 妊刚i nf a n c yy 且册且r l dk m 髓t h e t i cf 曲五c s a n d 溉 8 p p l i c a t i o n 幻矗m c d o n a l 钯x t i l e 8 I 沁yw o r d ss h a p e 删r y ;a l l o y ;f a b 五c ;t 肛t i k 历史上的形状记忆材料一直用于生物医学和工 程。形状记忆材料主要包括形状记忆台金、形状记 忆聚合物和形状记忆陶瓷。这些
4、材料在纺织上的应 用刚刚开始,其中形状记忆聚合物主要集中在功能 性方面如免烫整理、透湿性、绝缘性、保暖性等,而形 状记忆合金主要集中在美学方面如具有形状记忆效 果的各种花式纱线、面料、服装和装饰织物和功能性 方面如绝缘服、医用器官等。本文主要沦述形状记 忆合金在纺织业的研究进展。 1 9 3 2 年,瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察 到“记忆”效应,即合金的形状被改变之后,一旦加热 到一定的跃变温度时,它又可以变回到原来的形状, 人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合 金。记忆合金的开发迄今不过2 0 余年,但由于其在 各领域的特效应用,被世人所瞩目,被誉为“神奇的 功能材料”。“。 迄今
5、为止,研究和应用最普遍的形状记忆合金 是镍钛合金。如镍钛形状记忆合金在温度升高时, 具有大的形状回复率和高输出能量密度,使镍钛形 状记忆纤维可作为胸罩的托架,当温度升高( 从室温 到体温) 时,胸罩回复到预设最佳的形状以提供最优 美的身体曲线、舒适感和弹性。同理,镍钛合金纤维 植入婚纱可使衬裙更挺括,而且可以折叠、方便储存 和运输,在使用前,只需用电吹风吹一下,就可获得 理想的造形。利用与胸罩托架相同的原理,镍钛形 状记忆纤维还可应用于演出服装。 l 形状记忆合金纱线 1 1 合金纱加工 形状记忆金属首先被加工成O 1 0 O 3 0m m 的 细丝以供纺纱,然后金属丝与不同的纤维组合并通 过
6、不同的工艺生产出各种纱线,主要为单丝纱和各 种包缠纱。形状记忆合金在包缠纱中主要用作纱 芯。在纺纱之前,金属丝需要在极高的温度加工4h 左右以获得形状记忆功能”1 。 形状记忆纤维可纺成具有各种外观的花式纱 线。如苏格兰H 耐o r - w a t t 大学纺织学院的c h a n 等 在G e e la dD L I n s m o n e 花式包缠纺纱机上,将金属 丝纱线从一组牵伸罗拉喂人机器,作为芯纱被加捻 或包缠。通过改变计算机程序,控制罗拉中纱线的 位置,生产出品种繁多的花式线“1 。各种纱线组合 需要的加捻程度不一样。设计捻度时,需要考虑2 个因素,一个是金属丝的覆盖,一个是纱线要
7、适合于 终端用途。纱线可纺成各种线密度,并可与粘胶、金 银丝、T e n c d 、羊绒、合成纤维混纺。为了覆盖金属丝 以及避免纱芯被挤出,包缠纤维线密度要低。 1 2 合金纱形状记忆效果 形状记忆合金纱可设计出各种艺术效果。纺出 作者简介:刘晓霞( 1 9 6 2 一) ,士,副教授,博士生。主要研究领域包括纺织新技术、新材料等。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 2 0 0 5 年第6 期 纺织学报【1 3 1 】 的纱线有雪尼尔线、螺旋花式纱、
8、竹节纱、粗松螺旋 花线、花圈线等。图l 为几种形状记忆合金花式纱 线,展示了纱线的艺术效果。 围1 形状记忆花式纱线 动感是形状记忆效应的基本特征,光折射与动 感相结合的构想促使具有视幻艺术效应的纱线产 生。精致与粗犷的变化,色彩的深浅变化,表面粗糙 与光滑的配合以及捻度的变化增强都可增强形状记 忆效果。某些花式纱的形状记忆特征隐藏于其结构 中,当纱线受激发而打开结构时,特征即显现出来。 纱线的形状记忆特征表现为在不同温度条件下 有不同的形状特征。如常温下形状记忆纱芯为直 线,当温度上升到转换温度以上时,由于纱芯回复到 原始螺旋形状而使纱线变成明显的螺旋状。这归因 于形状记忆合金的马氏相态转换
9、。 2 形状记忆合金织物 在服装工业中记忆合金最早被用在文胸内起托 垫保形作用。这种托垫在冷水中可任意洗涤,而带 在身上因体温而回复原状,同时仍有很强的弹性。 随着技术的不断进步,形状记忆合金在纺织上的应 用越来越多。 2 1 机织物 形状记忆织物可在普通织机上织造。在织造过 程中,金属丝经纱的张力要保持均匀。织机上经纱 上下开口运动,所受的张力不能过大或过小,否则会 引起织造过程的经纱断头。织物通过不同的织造工 艺配置与形状记忆花形设计相结合,可增强形状记 忆效果。如每英寸经纱数不同形状记忆效果的花纹 和表现也不同;筘齿的穿法不同也可在布面产生稀 的或密的织纹。 形状记忆织物在条件激 发下,
10、借助于组织结构的变 化可获得三维结构。试样在 通常情况下,为定型的平整 二维结构,当受激发时试样 可模仿凸起、起皱与膨胀,展 现形状记忆效果。 图2 为一种形状记忆机 织物,是一种以褶皱的形式 构成的三维管状双层组织式 图2 形状记忆机织物 样。当形状记忆材料受温度感应激发时,这些褶皱 的管闭合,因而织物收缩;而当温度返回时,织物则 回复定型的形状。 2 2 针织物 与传统纱线不同,金属丝仅仅在相当大的压力 下才表现出弹性:由于缺乏延展性以及针织时纱线 易于变形,不可能编织较复杂的结构“。因此,考虑 采用最适当的方式将金属丝局部加入针织结构中。 赋予织物形状记忆效果后,从静态变成动态,产生 “
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