纺织帕尔元件——改性、等离子涂层结构的间隔织物.pdf
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1、纺织帕尔帖元件改性、等离子 涂层结构的间隔织物 S R u m p fI T P 公司( 德国) 摘要:阐述了源于将帕尔帖元件与间隔织物相复合的一工业发展项目。目标是基于 帕尔帖效应生产一种可以利用直流电进行制冷的织物。在该项目的后续研究 中,开发了一种由特殊的超传导包缠线和实验用半导体涂层纱构成的间隔织 物。 关键词:帕尔帖效应,间隔织物,涂层,温度 1 动机 制冷织物有着巨大的潜在市 场,目前所采用的技术是由封闭循 环系统构成的,三维织物( 大多数 是采用间隔织物) 的表面包覆着制 冷系统。制冷介质通常为水,水通 过管道从一个系统输送到另一个 系统并吸收热量。尽管这一领域 智能溶剂越来越多
2、,但通常采用液 体制冷剂( 水) 制冷。特别是对服 用织物而言,多余的质量总是令人 讨厌的,或者说至少是不好的。如 果可以按需直接制冷,那就将更加 智能化,因此要最少量地使用传输 介质。 2 研究范围 正如上文所提到的,需要一种 制冷剂能够快速制冷且易于操作。 在纺织界外,帕尔贴( P e l t i e r ) 元件 代表着一个新起点,应用直流电来 驱动热转换器,使得帕尔帖元件一 面变热,另一面变冷。冷热面的转 化可简单地通过反转电极来达到, 所以这个系统既可以用于制冷,还 可以用于加热。典型的帕尔帖制 冷器,如露营中所用的低温箱,用 于将敏感元件保持在适中的温度 中。为了生产一种带有帕尔帖
3、制 冷器的织物,首先要求这种织物结 构可以按需要改制成一个帕尔帖 元件。 纵观三维织物,间隔织物在结 构上表现出与帕尔帖元件具有一 定的相似性,所以对所需的间隔织 物进行改进是可行的。如图1 所 示,表层之间有支撑层。对于典型 的帕尔帖元件来说,支撑层是由半 导体块组成的,交替地涂上。n ” ( 红色) 和。P ”( 蓝色) 。Z 字型( 黄 色) 网络连接放大了运行电压,但 这在帕尔帖反应中只是一个次要 的作用,这个功能的实现只需要一 种半导体掺杂质,而不需各个独立 的半导体块相互联系。 2 0 0 7 年,个工业发展项目 开始着手将这两项技术进行结合, 目的是基于帕尔帖效应通过直流 电制作
4、纺织结构制冷元件。以前 在传统帕尔帖元件中的半导体柱, 现在由间隔织物中的支撑纤维来 取代。由于至今没有固态的半导 体纤维材料,只能对纺织结构中的 纱线进行涂层来代替。间隔织物 的两面经过改性既导电又导热。 3 研究进展 首先,要经过系统可行性研究 来总体评估项目的可行性,评价哪 种技术可以应用以及哪种涂层材 料可被采用。此外,还要根据帕尔 帖效应的要求估算涂层厚度和导 电性。为得到高质量的涂层,可采 用阴级喷涂( P V D 物理气相沉 积) 以及C V D ( 化学气相沉积、气 态化合物涂层) 等涂层技术。首先 尝试采用C V D 技术,然后采用等 离子C V D 技术。采用等离子技术 的
5、优点是不同层均可以被快速充 分地处理,且处理温度较低。 第一次尝试中涂层温度远高 于普通纺织材料的温度。然而在 样品测试时发现,其热电效应与帕 尔帖的效应相反。与帕尔帖效应 相比,因在较高温度下起作用,所 国际纺织导报2 0 0 9 年第1 期 4 3 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 以可以直接测量到半导体纤维芯 层材料的导热j 隧和升瀛 与帕尔 帖效应一样) ,测量时干扰比较 少。 这里使用陶瓷纤维材料,具有 高温工作的稳定性,但在针织加工 过程
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