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织物金属镀层工艺与抗电磁波性能研究答辩人：李宏亮相思萤戴小清闫陇娟别强强织物金属镀层工艺与抗电磁波性能研究ClicktoaddText撰写思路国内外研究现状作品阐述作品内容抗电磁波金属镀层面料在纺织领域的应用抗电磁波金属镀层面料在纺织领域的研究方向抗电磁波金属镀层面料在纺织领域的创新作品撰写思路背景1、抗电磁辐射织物有着巨大的经济市场；2、消费者对该种产品了解较少；3、国内对抗电磁波金属镀层纺织产品无国家相关认证、检验标准。思路1、通过实验的方法，确定最佳金属镀层工艺；2、通过一个系列产品的研制和实验确定生产加工路线，降低生产成本。国内外研究现状国内已有企业进行抗电磁波织物的生产和销售，但主要采用混纺技术，生产技术不高，电磁屏蔽性能较低，服用性能较差，耐久性不高。国外国外不仅对化学镀织物的生产工艺进行了深入研究，工艺不断完善，为工业化生产提供了技术上的可能性，而且还注重应用领域的开发，为工业化生产提供了产品市场。第一阶段第二阶段第三阶段屏蔽织物，从无到有本阶段电磁屏蔽织物为金属丝混编织物和金属纤维混纺织物。利用老技术，开发多种屏蔽织物本阶段电磁屏蔽织物为化学镀银织物和金属涂层织物。研究新工艺，制造新型屏蔽织物本阶段电磁屏蔽织物为化学镀铜织物、化学镀镍织物、硫化铜织物，合金镀层织物和金属喷镀织物。随着科技的飞速发展，更新、更理想的防护产品将不断涌现。国内外研究现状作品阐述科学探究开拓创新现实意义成果价值先进理念本课题研究计划是在前人研究结果的基础上进行一下几方面的研究工作：1、织物粗化处理研究确立了一套有效的化学粗化方案，使涤纶织物在保持其服用性能的前提下，大大提高了和镀层间的结合力；等离子体对涤纶织物表面的粗化能力强于氧等离子体，处理后，织物的机械性能损失较小。作品阐述科学探究开拓创新现实意义成果价值先进理念2、织物活化处理研究在实际生产加工过程中，更为廉价的镍完全可以替代钯对涤纶进行活化；常规化学镀镍织物增重率超过54%，电磁波屏蔽效率基本都大于32dB。作品阐述科学探究开拓创新现实意义成果价值先进理念3、织物双层及合金化学镀化学镀织物的拉伸曲线具有金属和纤维的拉伸特性；金属化处理会造成涤纶材料机械性能的损失。作品阐述科学探究开拓创新现实意义成果价值先进理念织物粗化处理研究针对镀层和涤纶表面间结合力较差的问题，在预处理阶段使用化学和等离子处理两种方法对织物进行表面粗化处理。作品阐述科学探究开拓创新现实意义成果价值先进理念织物粗化处理研究工艺原理根据以次磷酸钠为还原剂化学镀原理，镀覆是在一定的催化条件下，采用强还原剂次磷酸钠，使溶液中的待镀金属离子还原。作品阐述科学探究开拓创新现实意义成果价值先进理念涤纶织物粗化工艺结果分析碱减量处理对粗化效果的影响碱减量时间对减量率的影响（40℃）作品阐述科学探究开拓创新现实意义成果价值先进理念碱减量处理对粗化效果的影响25303540455001020304050减量率（%）处理温度（℃）温度对减量率的影响（60min）作品阐述科学探究开拓创新现实意义成果价值先进理念等离子体处理对织物粗化效果的影响用氧气和氩气对涤纶织物进行等离子体处理，通过改变处理时间、放电功率和压强来探索不同的条件下对涤纶织物的机械性能和粗化效果的影响。05101520250.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0减量率（%）处理时间（min）氧等离子体氩等离子体由图可知，经氧等离子体处理后的涤纶织物的减量率随时间的延长而不断增加时间对减量率的影响氧、氩等离子体处理作品阐述科学探究开拓创新现实意义成果价值先进理念等离子体处理对织物粗化效果的影响4060801001200.20.40.6减量率（%）放电功率（W）氧等离子体氩等离子体由图可知，用两种气体处理后的减量率变化趋势基本一致，随着放电功率的不断加大，涤纶织物的减量率也逐渐上升。率对减量率的影响氧、氩等离子放电功作品阐述科学探究开拓创新现实意义成果价值先进理念等离子体处理对织物粗化效果的影响0204060800.20.40.60.81.0减量率（%）压强（Pa）氧等离子体氩等离子体由图可知，随着氧、氩压强的不断增大，涤纶织物的减量率也不断增高对减量率的影响氧、氩等离子压强作品阐述科学探究开拓创新现实意义成果价值先进理念等离子体处理对织物粗化效果的影响镀层耐洗牢度的影响等离子体处理时间对05101520252345678910镀层失重率（%）处理时间（min）氧等离子体氩等离子体由图可知，随着等离子体处理时间的增长，镀层的耐洗牢度逐渐得到改善作品阐述科学探究开拓创新现实意义成果价值先进理念等离子体处理对织物粗化效果的影响对于运用氧、氩等离子体对涤纶织物表面进行粗化的方法，实验结果表明等离子体处理时间的增加以及放电功率和压强的增大会增加涤纶织物的减量率，但其机械性能的损失远远小于化学方法。而对于氧、氩两种不同的气体来说，氩等离子体的粗化效果好于氧等离子体。作品阐述科学探究开拓创新现实意义成果价值先进理念织物活化处理研究涤纶织物为非金属基体，必须使其表面完全活化后才能进行化学镀。作品阐述科学探究开拓创新现实意义成果价值先进理念工艺原理敏化和活化的目的是在织物纤维表面吸附数量足够的具有催化能力的金属核，作为化学镀中诱发次磷酸钠氧化的催化中心，使化学镀能自发进行。在实验中分别采用钯处理法、镍处理法和胶体钯一步法对涤纶织物进行镀前敏化、活化处理，以考察不同的敏化、活化方法对化学镀镀速的影响。作品阐述科学探究开拓创新现实意义成果价值先进理念工艺结果分析敏化、活化工艺对镀层增重率的影响1530456005101520253035404550织物增重率/%反应时间/min钯处理法镍处理法胶体钯一步法层增重率的影响三种处理方法对镀由图可知，经三种处理方法处理的织物镀层增重率在1h内均随时间增长而减小；均在反应开始15min内增重率最大，15min至30min这段时间镀层增重率减小得最快，均在30min至60min这段时间增重率减小的趋势变慢。作品阐述科学探究开拓创新现实意义成果价值先进理念敏化、活化工艺对织物导电性的影响镀后织物导电性的比较相对其他两种处理方法，镍处理法处理后的涤纶织物经化学镀镍后导电性更佳。作品阐述科学探究开拓创新现实意义成果价值先进理念敏化、活化工艺对镀层牢度的影响镀层耐洗牢度的比较镀层耐磨牢度的比较综合两个图来看，这三种预处理方法对织物镀层的耐洗、耐磨牢度的影响没有非常明显的差别，这三种预处理方法从对镀层耐洗、耐磨牢度的影响并无优劣之分。作品阐述科学探究开拓创新现实意义成果价值先进理念经过对涤纶织物化学镀镍敏化活化工艺的研究，得到以下结论：钯处理法、镍处理法和胶体钯一步法中，镍处理法处理的涤纶织物化学镀镍后织物导电性最好，钯处理法处理的织物镀层增重率减小幅度最大，三种方法对化学镀镍后织物镀层耐洗、耐磨牢度的影响没有非常明显的差别。钯处理法的活化效果最好，镍处理法则相对较差，但是两者之间的差别并不明显，而且经镍处理法得到的镀层同样具有优良的耐洗、耐磨牢度，因而认为这种成本更低的镍处理法完全可以代替传统的钯处理法。作品阐述科学探究开拓创新现实意义成果价值先进理念织物双层及合金化学镀借助扫描电镜、X射线能谱议和热重量分析仪对镀层表面形貌、成分以及热性能进行分析，并测试化学镀织物的电磁波屏蔽和拉伸性能。作品阐述科学探究开拓创新现实意义成果价值先进理念工艺流程涤纶织物双层化学镀工艺流程如图所示。焙烘温度80℃，时间10min。除油水洗粗化水洗敏化活化水洗超声化学镀镍超声化学镀铜水洗焙烘超声化学镀铜水洗焙烘超声化学镀镍作品阐述科学探究开拓创新现实意义成果价值先进理念化学镀织物SEM照片(a)化学镀Ni-P织物(b)化学镀铜织物(c)镍-铜双层化学镀织物(d)铜-镍双层化学镀织物双层化学镀织物表面形貌及结构分析作品阐述科学探究开拓创新现实意义成果价值先进理念电磁波屏蔽效能分析220023002400250026002700202530354045505560屏蔽效能SE/dB频率/MHz镀铜涤纶织物，12.8%镀镍织物，62.5%镀镍织物，55.4%镀镍-铜织物，114.5%镀镍-铜织物，67.0%镀镍-铜织物，54.2%220023002400250026002700202530354045屏蔽效能SE/dB频率/MHz增重率镀铜镍织物20.60%29.46%42.83%50.26%60.33%镀镍织物31.39%44.43%54.30%(a)(b)化学镀织物电磁波屏蔽效能(a)镍-铜双层织物；(b)铜-镍双层织物可以看出，常规化学镀镍织物增重率超过54％之后，电磁波屏蔽效能基本都大于32dB。当增重率较小时，镀层均匀性对电磁波屏蔽性能影响较大，而当镀层厚度达到一定值后，厚度的变化对电磁屏蔽性能影响不大。作品阐述科学探究开拓创新现实意义成果价值先进理念电磁波屏蔽效能分析化学镀铜-镍双层织物电磁屏蔽效能与增重率的关系随着增重率的增加，平均电磁波屏蔽效能逐渐增大。作品阐述科学探究开拓创新现实意义成果价值先进理念化学镀镍织物拉伸应力、模量与增重率之间的关系102030405060253035404550556065增重率/％应变/％90100110120130140150160模量/Mpa增重率对初始模量和应变的影响随着增重率的增加，化学镀镍织物的模量逐渐增大，而拉伸应变逐渐减小作品阐述科学探究开拓创新现实意义成果价值先进理念涤纶织物合金化学镀2200230024002500260027001015202530354045屏蔽效能/SE频率/MHz增重率化学镀镍铜合金61.01%50.26%40.92%30.96%22.69%化学镀镍62.42%54.30%44.42%31.39%化学镀镍-铜54.2%化学镀织物电磁波屏蔽效能对于镍铜合金化学镀织物，增重率较小时，镀层均匀性对电磁波屏蔽性能影响较大，当镀层厚度达到一定值后，厚度的变化对电磁波屏蔽性能影响不大。作品阐述科学探究开拓创新现实意义成果价值先进理念拉伸性能分析化学镀镍铜合金织物拉伸曲线经过化学镀后，织物初始模量增大，应变明显减小。作品阐述科学探究开拓创新现实意义成果价值先进理念小结1、与涤纶织物相比，化学镀织物的热起始分解温度有所降低。镀层重量百分比与实测织物增重率基本接近。增重率对化学镀织物热起始分解温度没有影响，而主要受镀层金属成分的影响。2、随着增重率的增加，化学镀织物的电磁波屏蔽效能逐渐增大，随后趋于一稳定值。3、随着增重率的增加，化学镀织物的初始模量逐渐增大，拉伸应变逐渐减小。拉伸应变减小的趋势和初始模量增大的趋势基本一致，呈线性关系。作品阐述科学探究开拓创新现实意义成果价值先进理念本作品的创新点：改变以往采用金属混编传统方法，通过对织物进行镀层加工，提高了抗电磁辐射的效果；在织物化学镀阶段采用超声处理技术，使镀层更加均匀化；运用等离子体技术对织物进行粗化，效果明显优于化学粗化效果。作品阐述科学探究开拓创新现实意义成果价值先进理念本作品的现实意义：目前国内抗电磁波辐射服产品缺乏统一严格的标准，商品质量良莠不齐，从而引起的人们认识不一。深入此次研究有利于改善市场现状，作为一种能够在电磁环境中抗电磁辐射的防护载体，功能性抗电磁辐射服将成为国内功能性面料研发的新突破口。作品阐述科学探究开拓创新现实意义成果价值先进理念本作品的成果价值：本作品研究的镀层织物是金属化织物中的一种，既有普通化纤布类似的物理机械性能，又具有很好的导电抗辐射性能，它们可以裁剪缝制，做成各种防电磁辐射的工作服和各种电子设备的屏蔽保护罩。因此抗电磁波辐射织物产品的应用前景十分广阔。