نخ رسانا و کاربردهای آن

الیاف و نخ‌ رسانا در دهه گذشته توجهات زیادی را به سوی خود جلب کرده‌اند. به طورکلی مواد نساجی تهیه شده از پلیمرهای آلی عایق جریان الکتریسیته هستند. هدایت الکتریکی ضعیف این نخ‌ها سبب تجمع بار الکتریکی روی سطح آن‌ها و ایجاد الکتریسیته ساکن خواهد شد.

بنابراین، برای جلوگیری از تجمع بار الکتریکی، افزایش امکان انتقال بار الکتریکی و به دست آوردن اثر محافظ الکترومغناطیسی، بایستی مواد نساجی را با استفاده از روش‌های مختلف به رسانای الکتریسیته تبدیل کرد.

به‌طورکلی به نخ‌هایی که توانایی هدایت جریان الکتریسیته را داشته باشند، نخ رسانا گفته می‌شود. به صورت عمده از نخ‌های رسانا برای تولید فرش و منسوجاتی که در آن‌ها از بین بردن الکتریسیته ساکن ضروری است، استفاده می‌شود. اگر شما هم علاقه‌مندید درباره نخ‌های رسانا اطلاعات کسب کنید، مطالعه این مطلب برای شما مفید خواهد بود پس در ادامه با ما همراه باشید.

روش‌های تولید نخ رسانا

۱. افزودن کربن یا فلزات رسانا به اشکال مختلف مانند سیم، الیاف یا ذرات به ساختار نخ
۲. استفاده از پلیمرهای ذاتا رسانا در تولید نخ
۳. پوشش نخ با مواد رسانا
در ادامه هریک از روش‌های تولید نامبرده شده، به صورت مختصر توضیح داده خواهند شد.

افزودن کربن یا فلزات به اشکال مختلف مانند سیم، الیاف یا ذرات به ساختار نخ رسانا

یکی از روش‌های تولید نخ‌های رسانا، افزودن کربن و یا فلزاتی مانند نقره، فولاد و نیکل به شکل سیم، الیاف و ذراتی در ابعاد میکرو یا نانو است. به‌طور کلی، سیستم ریسندگی الیاف کوتاه، این امکان را فراهم می‌کند که رشته‌های فلزی همراه با الیاف ریسندگی شوند. الیاف کربن مورد استفاده در این فرایند رسانایی الکتریکی خوبی دارند، اما ظاهر زیبایی برای استفاده در منسوجات پوشیدنی ندارند.

الیاف فلزی را همچنین می‌توان با استفاده از فرایندهایی مانند کشش و یا تراش تولید کرد. الیاف و مفتول‌های فلزی که می‌توانند در ساختارهای نساجی استفاده شوند، دارای رسانایی الکتریکی بالایی هستند. اما در کنار این رسانایی بالا، معایبی از جمله وزن نسبتا زیاد، هزینه بالا و آسیب زدن به ماشین آلات نساجی را دارا می‌باشند.

استفاده از پلیمرهای رسانا:

برخی از پلیمرهای مصنوعی ذاتا رسانا هستند. این پلیمرها عبارتند از پلی آنیلین، پلی پیرول، پلی وینیل الکل، پلی آمید ۱۱ و غیره. در بین پلیمرهای معرفی شده، پلی آنیلین به علت پایداری محیطی، حرارتی و شیمایی مناسب توجهات زیادی را به خود جلب کرده است. کشف این ماده به بیش از ۱۵۰ سال قبل برمی‌گردد.

اخیرا اما کشف رسانایی الکتریکی بالای این پلیمر، زمینه ساز توجهات گسترده جامعه علمی به آن شده است. پلیمرهای رسانا مزایای نسبتا زیادی دارند اما همچنان از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیستند. از آن‌ها می‌توان در کاربردهایی که انعطاف پذیری، وزن کم و رسانایی مورد نظر است استفاده کرد.

پوشش دهی با مواد رسانا:

پوشش دهی الیاف یکی دیگر از روش‌های تولید نخ رسانا است. فرایند پوشش دهی الیاف از طریق تکنیک‌های مختلفی قابل انجام است. به طور کلی از نخ‌ها و فیلامنت‌های پلی استر رسانا که به روش پوشش دهی رسانا شده‌اند، در بسیاری از زمینه‌ها استفاده می‌شود. اگر ایجاد رسانایی بسیار زیاد در الیاف مدنظر باشد، می‌توان آن‌ها را با پوشش فلزی یا گالوانیکی تولید کرد.

پوشش دهی به این صورت محدودیت‌هایی نیز خواهد داشت. مثلا نخ‌های تولید شده به این روش از نظر مقاومت در برابر چسبندگی و خوردگی دچار مشکل خواهند شد. به علاوه اگر برای پوشش دهی نخ‌ها از نمک‌های فلزی استفاده شده باشد، محدودیت‌هایی در رسانایی بوجود خواهد آمد.

کاربرد منسوجات رسانا

نخ‌های رسانا در کابردهای مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند. با استفاده از این نخ‌ها در پارچه، می‌توان عملکردهای خاصی به منسوج نسبت داد. منسوجات رسانا نه تنها در زمینه پزشکی و نظامی، بلکه در زمینه مد، معماری و طراحی نیز به دلیل جذابیت بصری و زیبایی شناختی کاربردهای مهمی دارند.

بنابراین منسوجات رسانا در بسیاری از کاربردهای فنی مانند محافظت از افراد و وسایل الکترونیکی در برابر تداخل امواج الکترومغناطیسی (EMI) و تخلیه الکترواستاتیک، گرمایش، لوازم الکترونیکی پوشیدنی، ذخیره و انتقال داده، حسگرها و محرک‌ها استفاده می‌شوند.

موارد کاربرد اصلی منسوجات رسانا را می‌توان به صورت زیر دسته بندی کرد:
۱. البسه هوشمند
۲. انتقال سیگنال‌های الکتریکی
۳. گرمایش
۴. محافظت در برابر تداخل الکترومغناطیسی و تخلیه الکترواستاتیک

استفاده از منسوجات رسانا در محافظ الکترومغناطیسی

امواج الکترومغناطیسی اثرات قابل توجهی بر زندگی انسان‌ها دارند. با افزایش آلودگی‌های الکترومغناطیسی ناشی از عواملی مانند آنتن‌های تلوزیونی و رادیویی و تلفن همراه، اعمال حفاظتی دربرابر این امواج اهمیت ویژه‌ای دارد.

تجهیزات الکترونیکی مانند تلفن همراه، رادار، رادیو و غیره که امواج الکترومغناطیسی ساطع می‌کنند، هم برای سلامت انسان و هم برای دستگاه‌های الکترونیکی حساس مضر هستند. به طور کلی محافظ الکترومغناطیسی به عنوان یک فرایند محدود کننده اثر میدان مغناطیسی بین دو ناحیه تعریف می‌شود.

امواج الکترومغناطیسی از ترکیب امواج الکتریکی و مغناطیسی تشکیل می‌شوند. تداخل الکترومغناطیسی (EMI) بر سلامت انسان و همچنین دستگاه‌های الکترونیکی حساس تأثیر منفی دارد. وقتی یک موج الکترومغناطیسی با فرکانس بالا وارد بدن انسان شود، سبب ارتعاش موللکول‌ها و آزاد سازی گرما می‌شود. گرمای آزاد شده سبب آسیب به شبکه رگ‌ها در اندام‌های حساس مانند چشم می‌شود. همچنین می‌تواند احتمال ابتلای شخص به سرطان را افزایش دهد.

مواد رسانا امواج الکترومغناطیس را انعکاس داده و سبب ضعیف شدن آن‌ها می‌شوند. درنتیجه اگر بخواهیم به منسوجات خاصیت محافظت در برابر امواج الکترومغناطیس را بدهیم، بایستی در ساختار آن‌ها از نخ‌های رسانا استفاده کنیم.