A第七章：防电磁辐射纺织品.ppt

第七章： 防电磁辐射纺织品,主讲：蓝广芊,纺织品的功能化，适应了人们生活方式的变化和追求健康、舒适、增值的预期，为人们完美的生活提供更多的选择，是纺织产品技术进步的方向，是提高纺织产品档次和附加值的有效途径之一。 近年来，随着科学进步和经济发展，功能性纺织品的种类日益增多，功能性纺织品行业迅速发展成为一个重要的高新技术产业。本文主要介绍的防电磁辐射纺织品。,主要内容,1 电磁辐射的基本知识 2 防电磁辐射的原理 3 防辐射面料的相关知识 4 防电磁辐射纺织品分类 5 防辐射材料的应用 6 防辐射材料今后的发展趋势,1 电磁辐射的基本知识,1.1 电磁辐射的基本概念 1.2 常见的电磁辐射源 1.3 电磁辐射原理 1.4 电磁辐射的危害,1.1 电磁辐射的基本概念,所谓电磁波辐射，是指能量以电磁波形式在空间传播的物理现象。分为电离辐射和非电离辐射，电离辐射如X射线，Y射线，及其他宇宙射线等；非电离辐射包括紫外线、可见光、红外线及微波、超短波、短波、中波和长波等射频电磁场和高频及低频电磁场。,1.2 常见的电磁辐射源,天然型电磁辐射源： 雷电、火山爆发、地震以及由太阳黑子活动引起的磁暴等。 人工型电磁辐射源： 广播、电视发射台及通讯设备； 雷达系统、地球卫星通信设备； 工业、科研、医疗用射频设备； 大型发电站、高压输配电线及数以千计的电动机等电力系统设备； 电气化铁路、地铁列车等交通系统设备； 微波炉、电视机、电冰箱、计算机、空调、电热毯和吹风机等各类家用电器等。,1.2 常见的电磁辐射源,1.2 常见的电磁辐射源,1.3 电磁辐射的原理,电磁波是空间一点电磁波源产生交变的电场或交变磁场，交变的电场在其周围激发磁场，交变的磁场又能在其周围激发漩涡形电场，这种电场和磁场交替产生，并在空气中传播便形成了电磁波。电磁波的传播示意图如图1-1所示。,图1-1电磁波的传播示意图,电磁辐射是物质的一种运动形式，是能量以电磁波形式由发射源发射到空间的现象，或解释为能量以电磁波形式在空间传播。电磁辐射具有波的一般特征，按其波长、频率排列成若干频率段，形成电磁波谱。波长愈短，频率愈高，辐射的能量愈大，危害越大。整个电磁波谱包括极低频、低频、无线电频率、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线。,1.4 电磁辐射的危害,电磁辐射危害人体的机理主要是热效应、非热效应和自由基连锁效应等。 1.热效应：人体70%以上是水，水分子受到电磁波辐射后相互摩擦，引起机体升温，从而影响到体内器官的正常工作。 2.非热效应：人体的器官和组织都存在微弱的电磁场，它们是稳定和有序的，一旦受到外界电磁场的干扰，处于平衡状态的微弱电磁场即将遭到破坏，人体也会遭受损伤。比如手机辐射等 。,3.从现在关于氧化应激的机理发现：过量的辐射是使人体产生了更多的自由基。自由基，化学上也称为“游离基”，是含有一个不成对电子的原子团。由于原子形成分子时，化学键中电子必须成对出现，因此自由基就到处夺取其他物质的一个电子，使自己形成稳定的物质。在化学中，这种现象称为“氧化”。我们生物体系主要遇到的是氧自由基，例如超氧阴离子自由基、羟自由基、脂氧自由基、二氧化氮和一氧化氮自由基。加上过氧化氢、单线态氧和臭氧，通称活性氧。,体内活性氧自由基具有一定的功能，如免疫和信号传导过程。但过量辐射、空气污染等产生过多的活性氧自由基就会有破坏行为，自由基不光自身去破坏游离电子，而且会损坏正常的细胞，使正常的细胞又产生新的自由基，新的自由基再去破坏正常的细胞产生新的自由基，从而形成自由基连锁反应，自由基连锁反应导致人体正常细胞、组织、器官的损坏。这个自由基连锁反应破坏过程叫氧化应激也称氧化损伤。,过量的辐射引起的自由基连锁反应从而引发多种氧化应激类和代谢类疾病：如上述的心血管病、糖尿病、癌突变（肿瘤）外，还有心脏病、老年痴呆症、帕金森病、痛风、尿酸高、类风湿性关节炎等疾病。所以说过量的辐射都会使人体产生更多活性氧自由基，使核酸突变，从而导致了人类加速衰老和更快、更高的患病几率。预防措施除了远离过多的接触辐射以外，还应该积极补充下文提到不限于下文提到的抗氧化剂如维生素C、维生素E、-胡萝卜素、番茄红素、葡萄籽、虾青素（英文称Astaxanthin，简称ASTA）等。,电磁波对人体的主要危害 1、可使人体血液循环系统功能紊乱，心血管系统症状表现为：心悸、头痛、头昏、头胀、心跳胸闷、心动过缓、心搏血量减少、窦性心律不齐、白血球减少、血小板减少、血压降低、白血病、高血压等。 2、可能使中枢神经系统功能发生变化，出现混身酸痛，条件性发射活动受阻、手脚麻木、记忆力减退。 3、会导致生育期男女性功能减退，男性精子减少、男性不育症、妇女内分泌紊乱、月经失调。,4、直接影响胎儿的生长发育，会阻止胚胎早期的细胞分裂，甚至造成细胞死亡，同时还会阻止胎盘的正常发育，妊娠头三个月危害更大。可能会导致流产或胎儿肢体残缺和畸形；损伤中枢神经，导致婴儿智力低下，甚至造成痴呆，严重的会引起染色体畸变、怪胎、死胎、遗传性疾病等等。 5、直接影响儿童组织发育，骨骼发育，眼晶体、视网膜、视力下降。 6、抵抗力差的老年人，长期在电磁场作用下，易出现失眠多梦、疲倦乏力、口干舌燥、周身不适、嗜睡、食欲不良、耳鸣，老年痴呆症，健忘症，神经衰弱、大脑机能障碍。 7、对血液、淋巴液和细胞原生质发生改变，影响人体的循环系统和代谢功能，严重的还会诱发癌症，并会加速人体癌细胞增殖，引起癌突变。 8、身上带心脏起搏器、金属移植件者特别要注意做好防电磁辐射工作。,2 防电磁辐射的原理,防电磁辐射是利用电磁屏蔽等方法抑制电磁干扰，一般是利用导电或导磁性材料将电磁辐射限制在某一规定的范围，按其原理分为电场屏蔽、磁场屏蔽、电磁场屏蔽。无论何种屏蔽，实际上都是研究电磁场在各种具体的局部空间如何分配的问题。实际应用中要根据场源的不同选用不同的屏蔽方法。,防电磁辐射纺织品的屏蔽原理 总屏蔽效果 SE = R + A + B 反射 吸收 内反射 屏蔽方式 反射方式 吸收方式,2 防电磁辐射的原理,2.1 静电屏蔽 2.2 磁场屏蔽 2.3 电磁屏蔽,2.1 静电屏蔽,在静电场中，导体处于静电平衡状态，静电屏蔽分为外电场屏蔽和内电场屏蔽，是设法使电力线终止于屏蔽体表面上，抑制静电场的影响。其屏蔽体需具备导体空腔和良好接地两个基本条件。,2.2 磁场屏蔽,低频磁场屏蔽机理是利用高导磁性材料低磁阻特性，使磁场通过磁阻小的通路时不易扩散到周围空间去，从而起到防磁场辐射的作用。磁屏蔽材料的磁阻与其磁导率成反比，磁导率越大，磁阻越小。高频磁场屏蔽室利用良导体中感应电流产生的反向磁场抵消源磁场的变化。,2.3 电磁屏蔽,一般是指对10kHz以上的交变电磁场的屏蔽，利用金属和磁性材料同时抑制或削弱电场和磁场，对电磁波进行隔离，有效控制电磁波从一个区域想另一个区域的辐射传播。交变电磁场中，电场和磁场总是同时存在同一个空间中，必须同时考虑电场和磁场的屏蔽。由于其频率不同，交变的干扰效应区也不同，实际中需要区别对待。,3 防辐射面料的相关知识,3.1 防辐射面料的分类和原理 3.2 防辐射效果的检验、测试 3.3 防辐射面料在市场上的应用和商机 3.4 目前防辐射面料的局限性,防辐射面料的含义： 能有效防止电磁波辐射的新型服装材料。（目前对这一新型材料防辐射的研究仅仅是防止电磁波辐射这一领域，它同时还具有抗静电，防止和阻挡部分x光、紫外线等功用。）,3.1 防辐射面料的分类和原理,目前防电磁波辐射面料主要有以下五种生产技术： 1、织物的金属化镀层技术，主要是将金属镀到织物上，目前的技术以化学镀为主，金属以银.铜.镍等一种或多种的金属镀层为主，此种技术在工业领域内应用较多，一般多用于电器机设备的电磁波屏蔽及防干扰方面。产品效能是屏蔽效能很好，大多能超过60db甚至更高，但是产品的特点是金属质感严重，耐氧化性较差，长期使用产颜色会变暗，变深，此外其奈摩擦性也较差，摩擦后往往会引起金属粒子的脱落，另外重金属对人体的伤害，目前还不明确，特别是镀镍产品需要特别留意。,2、织物的金属离子络合技术，主要是以晴纶为基体纤维通过化学络合的方法，将铜等金属离子结合到纤维上，形成纤维及布面的导通，因此也具有一定的防电磁波辐射能力（一般30db,很少能见到40db以上的产品，由于此种技术及产品本身的特点，一般颜色都较深（深绿，深灰，黑为主），所以次产品颜色较为单调。另为此类产品的耐化学性，耐候性较差，一般的使用年限不超过3年，好一点的也在5年左右，长期有效的产品多以黑色为主，因此选购此类产品需特别注意其生产期和质量保证期。,3、混纺导电纱线织物技术，主要是将导电成分（导电短纤维，不锈钢纤维或其他金属纤维等）按一定的比例混纺成纱线，再织到面料中去，屏蔽效能与导电性有直接关系，目前市面上多以不锈钢纤维混纺织物为主，不锈钢纤维的含量多以1540%，含量越多屏蔽效能越好，面料颜色越深，根据织物结构不同，其屏蔽效能也有较大差距（市场上的产品一般在1540dB）。此类织物由于不锈钢纤维本身显灰色，而且又不上色，因此面料的色彩欠艳丽，往往还能看到未分散不锈钢纤维。但此类织物的耐久性较好，可以长期使用。,4、 导电长丝织物技术，主要是将导电长丝（镀银长丝，金属长丝等）直接或加捻后织到面料中去，屏蔽效能与导电长丝的织入密度、导电长丝的接触性以及导电性有直接关系，所织面料风格和布面较好，屏蔽效能总体不高（镀银产品除外），镀银长丝同样会存在氧化、脱落等问题，而金属长丝织物较为僵硬，长期使用会使长丝折断，会造成刺痒等不舒适感，此类防电磁波辐射产品目前市场上不多，主要用于不经常的产品中。,5、 导电涂层技术，主要是将导电组份分散到涂料或浆料中，再将此导电浆料涂到织物上，此种技术简单易行，屏蔽效能较低，面料特殊，主要用在一些特种行业，容易脱落，一般不常见。 综上可以看到，目前防辐射材料按照生产技术基本分为两大类：即：混纺技术型和涂层技术型。混纺型的为第3、4种类型；第1、2、5型统称为涂层技术。经过综合比较，可以广泛应用于市场的主要是以第3类混纺型为主。,两种典型大类的比较： 区别 金属混纺织物由金属丝和纱混纺织成的混纺成的，透气性好，十分柔软，超薄型的柔软如丝绸 ，可以多次洗涤 ，金属纤维性质稳定 ，保质期 5年以上 ；涂层产品是由金属混合物成的，缝隙被涂死，不透气 ，质地坚硬，揉动有塑料般的声音 ，不能洗涤 ，表面易氧化 ，并且改变了金属性质 ，（目前无确切数据） 几个月到2年，很难定论。,3.2 防辐射效果的检验测试,目前我国国内大部分检测中心采用检测方法为：采用信号发生器、测试夹具和频谱分析仪在常温下测试。对比各频率段电磁波辐射下，夹具中放置和不放置防辐射材料时的频谱分析仪读数。对比的数据将会十分明显。,此外，民间还有一些方法，可在没有专业设备情况下测试防辐射效果。但不能准确表明防辐射数据。例如，用手机包裹在防辐射材料，可见信号减弱；或以防辐射面料挡住电视机，遥控器信号难以发出等。对于金属混纺的防辐射材料，可以取一小块燃烧，可见剩余物为金属网。,3.3防辐射面料在市场上的应用和商机,由于家用电器、移动电话等的普及，人们生活的环境越来越受到电磁辐射的影响，因此防辐射面料的应用越来越得到市场的认可。目前一些厂家已经开发出很多成功的产品，主要有：防辐射孕妇装，防辐射白大褂，防辐射职业西装，防辐射电脑服等。,一些企业还开发出防止手机辐射的手机袋，甚至手机休息袋（加强屏蔽型，手机放置其中接不通，用于拒听来电等）。浙江富逸服饰公司在生产以上产品的同时，使用同样的原理，更开发出防止信用卡被手机等消磁的信用卡袋，大大方便了人们的生活。,3.4 目前防辐射面料的局限性,1、洗涤与卫生：防电磁波辐射系列产品采用金属纤维、棉和涤纶纤维混纺而成，具有穿着舒适、屏蔽效能良好、效果长久等优点，只要保养得当，其屏蔽效能在洗涤后不会有明显变化。但是要保持面料中的金属纤维少断裂、少掉落、不改变织物的组织，不能用力洗涤，拧干等。 而采用涂层技术的防辐射产品则不能洗涤，甚至容易氧化，脱落。由于上述原因，使用者往往不经常洗涤，影响卫生。,2、由于含有金属成分，对有些人可能引起皮肤过敏，个别人群穿着时需要引起注意，所以目前建议不要贴身穿着。 3、由于防电磁波辐射产品具有良好的导电性，因此穿着或使用此类产品时，要避免与带电导体特别电源之类接触，以免引起电器故障或产生人身危险。 4、由于目前面料的制造工艺比较复杂，成本较高，因此价格偏高，低则几百，高则上千的价格，还不能被大多数人接受。,4 防电磁辐射纺织品分类,4.1 防电磁辐射纺织品的分类 4.2 防电磁辐射纺织品的等级,4.1 防电磁辐射纺织品的分类,4.1.1 用具有电磁屏蔽功能的纤维加工而成 金属纤维：通常与服用纤维混纺 碳纤维 金属镀层纤维：镀银纤维、镀铜纤维、镀镍纤维 涂覆金属盐纤维（硫化铜纤维） 本征型导电聚合物纤维 复合型高分子电磁屏蔽纤维,4.1.2 对织物进行电磁屏蔽功能整理 涂层织物 化学镀织物：镀银织物、镀铜织物、镀镍织物、铜 镍复合镀织物、合金镀层织物、化学镀铁磁体织物 电镀织物 真空镀织物：蒸镀、溅射镀、离子镀 多离子织物,4.2 防电磁辐射纺织品的等级,等级划分指标：屏蔽效能（SE） 企业标准：Q/SWQD 1-2008 防电磁辐射织物,5 防辐射材料的应用,随着现代科学的发展,各种防辐射材料被广泛应用于军事、通讯、医学、日常生活等各个领域,其防辐射效果与辐射安全防护问题越来越受到人们的普遍关注。由于对电磁波辐射的防护局限性等问题，最早的防护技术仅仅在军事和医疗等系统是得到应用。近年来，随着人们对电磁波辐射的重视，并通过技术和工艺的改良，防辐射面料开始应用于人们的日常生活。现已广泛应用于：办公楼白领，孕期准妈咪等。,1、工作设备中的应用 通信设备：微波通信、电视和广播发射系统、微波发射转接、电子对抗、微波导航、通信发射台站、卫星地面站、寻呼台基站等等。 工业自动化设备：视频显示终端、各种电加热设备、电控机械、射频感应加热设备、测试仪器、电动机、机电设备等等。 办公自动化设备：电脑系统、复印机、传真机等等。 射频和微波医疗设备：微波理疗、CT等等。,2、军事装备：雷达系统、防电子窃听和防雷达干扰、卫星发射及接收、卫星地面站、军事隐蔽保密等等。 3、高压电器：高压输变电设备、高压及超高压输电线路、大型发电站。 4、交通：地铁列车、电车、电力机车。,2、孕妇。孕妇接触最多的辐射产品是家用电器和电脑，一般孕妇装只在前胸部采用防辐射材料。,防辐射材料在服装中的应用,随着人类对健康生活和工作要求的提高，同时也因为越来越多的家用和工业用辐射产品的增加，防辐射产品在服装方面的应用越来越广。 1、特种行业中的应用。如军队、医院、特殊工种等，全身都需要屏蔽辐射的危害。,防辐射材料在孕妇装上的运用,3、防手机辐射的裤子口袋。手机是现代人类生活不可或缺的必备品，但是手机辐射对人体的伤害（特别是心理负担）让人很困惑。 裤子口袋本来是存放手机最方便的地方，但是，我们人体的一些重要器官就会因此不断承受着辐射的侵害，而且，在运动和坐车的时候，很容易丢失。放在上衣，则直接不断地伤害着心脏。于是很多人干脆无奈的用手或者小提包，非常不方便，也容易遗忘丢失。一直以来有众多的厂家都在开发类似的产品，但都不能有效地全面解决方便、健康、安全、美观的问题。,杰克莱斯防手机辐射牛仔裤示意图,6 防辐射材料今后的发展趋势,鉴于以上存在的技术缺陷，防辐射材料在今后的发展中，还有待进一步加强研究，以生产出穿着更舒适，保养更简单，效果更优良，成本更节约的大众消费型防辐射产品。并通过市场化运作，逐步淘汰技术上存在某些副作用的涂层产品。并通过市场化运作，逐步淘汰技术,上存在某些副作用的涂层产品。质检部门日前已经筹备发文禁止含银等重金属的材料作为防辐射服装的面料，在今后的一段时间，市场上将以不锈钢纤维混纺的产品为主流。科技、安全、环保是原材料市场不可改变的趋势。另外，在今后的发展中，纳米技术的应用等等，都将是热门的话题。我们期待有更多更好的新型材料，可以运用到人们的日常生活中来。,