石墨烯涂层导电纤维

最初的导电纤维是采用直径约为8μm的不锈钢制成。70年代各种导电性的有机合成纤维蓬勃兴起，各种牌号、各种类型的导电纤维大量被研制开发出来。已开发的导电纤维主要有金属纤维、碳素复合纤维和腈纶铜络合纤维等，国内使用的抗静电织物大多是用金属纤维或腈纶铜络合纤维和其他纤维混纺、交织而制成的。

按导电成分划分导电纤维主要有4种:金属纤维、炭黑系纤维、导电型金属化合物纤维和导电高分子型纤维。金属纤维导电性能好，耐热、耐化学腐蚀，但对于纺织品而言，金属纤维抱合力小，纺纱性能差，成品色泽受限制，多用于地毯和工作服面料，制成高细度纤维时价格昂贵。碳黑系纤维是将碳黑与成纤物质混合后采用皮芯纺丝法制成的导电纤维，在保持纤维原有的力学性质以外，又获得了一定的导电性能，但是颜色单一，通常为黑色或灰黑色，在使用上受到了一定的限制。以粘胶、腈纶、沥青作为原丝，经碳化处理后的碳纤维，导电性能好，耐热，耐化学药品，但模量高，缺乏韧性，不耐弯折，无热收缩能力，适用范围有限。以普通纤维为基底，用涂层法在纤维表面涂上碳黑的纤维，碳黑易脱落，手感不好，且碳黑在纤维表面不易均匀分布。导电型金属化合物纤维，以铜、银、镍和镉的硫化物、碘化物或氧化物为导电材料，以混合纺丝法、吸附法或化学反应法制成，牢度较好，其中铜、银化合物还具有一定的附加功能，如抗菌、除臭，但是银的成本偏高，而铜、镍和镉的硫化物和碘化物的导电纤维较碳黑系纤维差，电磁屏蔽性能一般，主要用于抗静电。导电高分子型纤维中，由聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等高分子导电材料直接纺丝制成的有机导电纤维，纺丝困难，价格更高，也难在纺织品中广泛使用。

电阻率为102~104Ω·cm，主要采用复合纺丝法将高浓度的导电微粒局部混入纤维中制取，黑系导电微粒用炭黑，白系用金属氧化物如含少量氧化锡的氧化锑表面上涂覆二氧化钛，纤维相对较轻，有可挠性，可洗和便于加工;也可通过后加工化学固着铜化物或电镀金属。

这类纤维是利用金属的导电性能而制得的。主要方法有直接拉丝法,即将金属线反复通过模具进行拉伸，制成直径4~16μm 的纤维。

利用碳黑的导电性能来制造导电纤维,这是一种比较古老而普遍的方法。该方法可分为以下三类:

①掺杂法，将碳黑与成纤物质混合后纺丝，碳黑在纤维中成连续相结构，赋予纤维导电性能。这种方法一般采用皮芯复合纺丝法，既不影响纤维原有的物理性能，又使纤维具有了导电性。

② 涂层法，涂层法是在普通纤维表面涂上碳黑。涂层方法可以采用粘合剂将碳黑粘合在纤维表面，或者直接将纤维表面快速软化、并与碳黑粘合。这种方法的缺点是碳黑容易脱落，手感亦不好，碳黑在纤维表面不易均匀分布。

③ 纤维炭化处理，有些纤维，如聚丙烯腈纤维、纤维素纤维、沥青系纤维等，经炭化处理后，纤维的主链主要为碳原子，从而使纤维具有导电能力。采用较多的方法，还是丙烯腈系纤维的低温炭化处理法。

高分子材料通常被认为是绝缘体，而20世纪70 年代聚乙炔导电材料的研制成功却打破了这种传统观念。之后，又相继诞生了聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等高分子导电物质，人们对高分子材料导电性能的研究也越来越广泛。利用导电高聚物制备导电纤维，主要方法有两种:(1) 导电高分子材料的直接纺丝法;(2) 后处理法。

(5)镀金属离子导电纤维

通过在纤维表面镀一层金属离子，实现纤维的导电性能，该产品现今普遍应用于孕妇防辐射服装。主要有银、铜等金属离子，也有镀复合离子的。

导电纱是由一定比例的不锈钢纤维或其他导电纤维与普通纤维混纺制成，属于腈纶纤维，是在尼龙纤维表面上一层非常薄的digenite(Cu9S5)皮膜层形成的有机导电性纤维。导电纱能使聚积在人体上的静电很快消失，过去多用来制作防静电连体服。导电纱因材料使用不同，性能也千差万别，镀银导电纱和Thunderon导电纱都是导电纱，因其使用不同的材料，故在名称上有所区别。

导电纱在刚开始的时候，主要用于武器高精度加工及核辐射防护等军事用途。冷战结束后，导电纱逐渐转向民用，但即使今天导电纱仍然是军方设备中不可缺少的一环。比如，英军的2012新型智能服装将使用导电纱线直接织成，从而取代以往携带的笨重电池。新型智能衣的纤维不怕断裂，即使被破坏后也能重新建立一个连接的方式。新型纤维融入到了背心，衬衫，背包，手套甚至是头盔里都有。将导电纱线穿在身上，为士兵提供单一、集中的电源，进行设备充电。

随着导电纱技术的愈加成熟，导电纱在民用服装行业也流行开来。2012年，电子发热针织服装正是通过一次成型的针织技术结合导电纱线，在特别的针织织物的结构和密度下，通过分析公式计算出织物电阻，从而可以设定织物发出不同的温度，且可在多个不同位置和不同面积同时设定。这项技术的优点是开发出一种方便、舒适、卫生和美观的功能型发热智能针织衫。

导电纤维的抗静电机理是使导电纤维之间产生电晕放电。电晕放电是一种很缓和的放电形式，当静电压达到一定的数值后，即产生无火花的电晕放电使静电消除。这种现象通常认为是织物中的导电纤维，在静电场的作用下，使周围的空气产生电离作用而形成正负离子，正负离子中的一种与织物所带静电荷相反而中和，另一种则与环境或大地中和，从而消除了静电。电晕放电与静电泄露的显著区别是:前者在不接地的情况下也能很好地消除织物上的静电，而后者则需要接地或在空气较大的情况下才能使静电消除。

导电纤维的电阻率一般低于10Ω·cm(20℃、65%条件下)，优良者在1×10~1×10Ω·cm，甚至小到1×10~1×10Ω·cm。可用导电纤维制备特种场合使用的抗静电织物和抗电磁波辐射的导电织物等。但是导电纤维的价格偏高，约为普通纤维的40~50倍，在纺纱过程中，混比不当会造成很大浪费，且由于导电纤维自身的缺陷，在纺织品的应用中受到一定的局限性。