多層實心板材鐵纖維吸波機織物的結構與吸波性能研究*

劉海文 姚桂芬

河北科技大學紡織服裝學院，河北 石家莊 050018

多層實心板材鐵纖維吸波機織物的結構與吸波性能研究*

劉海文 姚桂芬

河北科技大學紡織服裝學院，河北 石家莊 050018

為研究鐵纖維吸波機織物的結構與吸波性能的關系，在小樣機上試織出鐵纖維雙向和單向排列的三種多層實心板材立體織物，并進行吸波性能測試。結果表明：鐵纖維雙向排列的機織物的吸波性能優于鐵纖維單向排列的機織物，且鐵纖維網格大的機織物的吸波性能優于鐵纖維網格小的機織物。

鐵纖維， 機織物， 多層， 結構， 吸波性能

鐵纖維及其制品是一種功能性材料。鐵纖維單位體積儲存的磁能較高、介電損耗吸收較強、磁導率較高、電阻率較低，其可在外界交變電磁場的作用下將電磁波的部分能量轉變為熱能消耗掉[1]。故以鐵纖維為基本原材料制備吸波材料可實現輕質、寬頻和強吸收。

當前，開發具備“薄、輕、寬、強”等特點的柔性吸波材料，是材料科學與紡織科學的前沿研究熱點之一[2]。其中，采用三維機織物作為吸波材料有著極大的優越性，因為三維機織物結構設計性良好、力學性能突出、抗沖擊性能及彎曲疲勞性能良好、整體性優良。如，三維機織物中的多層實心板材對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，加入鐵纖維會進一步增加多層實心板材的吸波效果。

本文選擇鎳鐵纖維作為鐵纖維，其中鐵纖維質量分數為8.34%。以三層實心板材鐵纖維吸波機織物為例，研究多層實心板材鐵纖維吸波機織物的結構與吸波性能。

1 織前紗線準備

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。

為使上機織造更加順利，特對純棉紗線進行了漿紗。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 多層實心板材鐵纖維吸波機織物的設計和試織

本文基于鐵纖維在機織物中的排列方式，設計并織造了三塊角連鎖接結結構的三層實心板材鐵纖維吸波機織物[4]。機織物的規格為20 cm×20 cm。三塊機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，經向純棉紗線和鎳鐵纖維紗線的根數排列比為3∶1、 緯向純棉紗線和鎳鐵纖維紗線的根數排列比為5∶1；

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

(3)織物3僅經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排列比為3∶1，緯向全部使用純棉紗線。

圖1是角連鎖接結結構的三層實心板材鐵纖維吸波機織物的結構圖，其中曲線代表經紗、圓圈代表緯紗。圖2為該織物的上機圖。

圖1 角連鎖接結三層實心板材鐵纖維吸波機織物的結構

3 吸波性能測試

圖2 角連鎖接結三層實心鐵纖維機織物上機圖

圖3 三層實心板材鐵纖維吸波機織物的吸波性能

三塊機織物各裁取試樣進行吸波性能測試，所得吸波性能如圖3所示。織物1中鐵纖維網格大于織物2中鐵纖維網格，織物3僅單向排列了鐵纖維。

分析圖3可以發現：

(1) 織物1在頻率為14.96 GHz時，反射率最小，為-14.00 dB(即3.98%)，故其吸收率為96.02%；在整個頻段(2.00～18.00 GHz)范圍內，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，反射率最小，為-5.55 dB。

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

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

4 結語

在小樣機上試織出三種不同排列比的角連鎖接結三層實心板材鐵纖維吸波機織物，通過對所得機織物進行吸波性能測試發現：

(1) 鐵纖維雙向排列的機織物的吸波性能優于單向排列的機織物；

(2) 鐵纖維紗線網格大的機織物的吸波性能優于網格小的機織物。

將鐵纖維吸波材料與三維機織物合理結合，可大大拓展兩者的應用領域，產品能廣泛應用于航天航空、國防軍事、人體防護安全等方面。

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

[2] 袁軍,周小艷.電磁吸波材料研究的現狀與發展趨勢[J].醫療衛生裝備,2011,32(5):76-77.

[3] 鞏曉陽,董企銘.吸波材料的研究現狀與進展[J].河南科技大學學報(自然科學版)，2003,24(2):19-22.

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

[5] 李享成,龔榮洲.鐵鎳纖維的磁場誘導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

*河北省自然科學基金項目(E2013208122)

2016-07-22

劉海文，女，1966年生，副教授，主要從事紡織工程專業的教學研究

TS105.3

A

1004-7093(2017)03-0012-03