多层实心板材铁纤维吸波机织物的结构与吸波性能研究*

刘海文 姚桂芬

河北科技大学纺织服装学院，河北 石家庄 050018

多层实心板材铁纤维吸波机织物的结构与吸波性能研究*

刘海文 姚桂芬

河北科技大学纺织服装学院，河北 石家庄 050018

为研究铁纤维吸波机织物的结构与吸波性能的关系，在小样机上试织出铁纤维双向和单向排列的三种多层实心板材立体织物，并进行吸波性能测试。结果表明：铁纤维双向排列的机织物的吸波性能优于铁纤维单向排列的机织物，且铁纤维网格大的机织物的吸波性能优于铁纤维网格小的机织物。

铁纤维， 机织物， 多层， 结构， 吸波性能

铁纤维及其制品是一种功能性材料。铁纤维单位体积储存的磁能较高、介电损耗吸收较强、磁导率较高、电阻率较低，其可在外界交变电磁场的作用下将电磁波的部分能量转变为热能消耗掉[1]。故以铁纤维为基本原材料制备吸波材料可实现轻质、宽频和强吸收。

当前，开发具备“薄、轻、宽、强”等特点的柔性吸波材料，是材料科学与纺织科学的前沿研究热点之一[2]。其中，采用三维机织物作为吸波材料有着极大的优越性，因为三维机织物结构设计性良好、力学性能突出、抗冲击性能及弯曲疲劳性能良好、整体性优良。如，三维机织物中的多层实心板材对电磁波具有吸收和衰减的作用，是一种理想的吸波立体织物，加入铁纤维会进一步增加多层实心板材的吸波效果。

本文选择镍铁纤维作为铁纤维，其中铁纤维质量分数为8.34%。以三层实心板材铁纤维吸波机织物为例，研究多层实心板材铁纤维吸波机织物的结构与吸波性能。

1 织前纱线准备

本文采用的纱线有纯棉纱线和镍铁纤维纱线两种，其中纯棉纱线和镍铁纤维纱线的线密度皆为58 tex。

为使上机织造更加顺利，特对纯棉纱线进行了浆纱。具体浆纱配方为PVA 20 g、淀粉15 g、植物油2 g、含固率8%、上浆率约14%[3]。

2 多层实心板材铁纤维吸波机织物的设计和试织

本文基于铁纤维在机织物中的排列方式，设计并织造了三块角连锁接结结构的三层实心板材铁纤维吸波机织物[4]。机织物的规格为20 cm×20 cm。三块机织物中纯棉纱线和镍铁纤维纱线的排列：

(1)织物1双向均使用纯棉纱线和镍铁纤维纱线，经向纯棉纱线和镍铁纤维纱线的根数排列比为3∶1、 纬向纯棉纱线和镍铁纤维纱线的根数排列比为5∶1；

(2)织物2双向均使用纯棉纱线和镍铁纤维纱线，经、纬向纯棉纱线和镍铁纤维纱线的根数排列比均为3∶1；

(3)织物3仅经向使用纯棉纱线和镍铁纤维纱线，纯棉纱线和镍铁纤维纱线的根数排列比为3∶1，纬向全部使用纯棉纱线。

图1是角连锁接结结构的三层实心板材铁纤维吸波机织物的结构图，其中曲线代表经纱、圆圈代表纬纱。图2为该织物的上机图。

图1 角连锁接结三层实心板材铁纤维吸波机织物的结构

3 吸波性能测试

图2 角连锁接结三层实心铁纤维机织物上机图

图3 三层实心板材铁纤维吸波机织物的吸波性能

三块机织物各裁取试样进行吸波性能测试，所得吸波性能如图3所示。织物1中铁纤维网格大于织物2中铁纤维网格，织物3仅单向排列了铁纤维。

分析图3可以发现：

(1) 织物1在频率为14.96 GHz时，反射率最小，为-14.00 dB(即3.98%)，故其吸收率为96.02%；在整个频段(2.00～18.00 GHz)范围内，吸波最好的频段是14.00～16.00 GHz。

(2) 织物2在频率为17.84 GHz时，反射率最小，为-5.55 dB。

(3) 织物3在频率为14.96 GHz时，反射率最小，为-4.92 dB。

故可知，三块机织物的吸波性能为织物1>织物2>织物3，即三层实心板材铁纤维机织物中铁纤维双向排列的机织物吸波性能优于单向排列的机织物；织物1因铁纤维网格大于织物2中的铁纤维网格，故织物1的吸波性能优于织物2。

4 结语

在小样机上试织出三种不同排列比的角连锁接结三层实心板材铁纤维吸波机织物，通过对所得机织物进行吸波性能测试发现：

(1) 铁纤维双向排列的机织物的吸波性能优于单向排列的机织物；

(2) 铁纤维纱线网格大的机织物的吸波性能优于网格小的机织物。

将铁纤维吸波材料与三维机织物合理结合，可大大拓展两者的应用领域，产品能广泛应用于航天航空、国防军事、人体防护安全等方面。

[1] 姚穆.纺织材料学：第3版[M].北京:中国纺织出版社,2009：368-367.

[2] 袁军,周小艳.电磁吸波材料研究的现状与发展趋势[J].医疗卫生装备,2011,32(5):76-77.

[3] 巩晓阳,董企铭.吸波材料的研究现状与进展[J].河南科技大学学报(自然科学版)，2003,24(2):19-22.

[4] 郭小芳,王长征,吴世洋.吸波材料的研究现状与发展趋势[J].甘肃冶金,2010,32(4):47-50.

[5] 李享成,龚荣洲.铁镍纤维的磁场诱导制备及电磁性能研究[J].功能材料,2006,37(1):27-28.

[6] 赵振声,张秀成,聂彦，等.多晶铁纤维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

*河北省自然科学基金项目(E2013208122)

2016-07-22

刘海文，女，1966年生，副教授，主要从事纺织工程专业的教学研究

TS105.3

A

1004-7093(2017)03-0012-03