نسيج فراش الجرافين هو منتج مبتكر يستخدم مواد الجرافين في مجال النسيج. تعتبر الموصلية الكهربائية والتوصيل الحراري من المؤشرات الرئيسية لقياس وظائفها. ومع ذلك، فإن إمكانية الاحتفاظ بهذه الخصائص بشكل فعال في القماش يعتمد على التصميم وتكنولوجيا المعالجة والاستخدام النهائي للمادة. وفيما يلي تحليل مفصل من أربعة جوانب: المبادئ التقنية، وتكنولوجيا المعالجة، والعوامل المؤثرة والأداء الفعلي:
يتمتع الجرافين بموصلية كهربائية عالية للغاية، ويمكن للإلكترونات الحرة الموجودة في هيكله أحادي الطبقة أن تتحرك بسرعة، مما يجعله مادة موصلة ممتازة. من الناحية النظرية، يمكن للجرافين أن يشكل مسارًا إلكترونيًا فعالاً.
تصل الموصلية الحرارية للجرافين إلى 2000~5000 واط/(م·ك)، وهي أعلى بكثير من المواد الموصلة للحرارة التقليدية مثل النحاس والألومنيوم. يمكن لهيكلها المستوي ثنائي الأبعاد نقل الحرارة بكفاءة، مما يجعلها تؤدي أداءً جيدًا في تطبيقات الإدارة الحرارية.
عادة ما يتم دمج الجرافين في المواد النسيجية على شكل طلاءات أو مركبات ألياف نانوية أو مخاليط. يؤثر اختيار العملية المركبة بشكل مباشر على توزيع وأداء الجرافين:
من خلال طلاء سطح القماش بملاط الجرافين، يمكن الحفاظ على الموصلية العالية، لكن تجانس الطلاء والالتصاق هما المفتاح. يتم دمج جزيئات الجرافين النانوية في مواد الألياف لتحسين التوصيل الحراري، ولكن قد يكون مسار التوصيل محدودًا بسبب التشتت غير المتساوي.
وللحفاظ على نعومة القماش وقابليته للتهوية، عادة ما تكون كمية الجرافين المستخدمة محدودة. إذا كان المحتوى منخفضًا جدًا، فقد لا تكون موصليته الكهربائية والحرارية واضحة.
قد تعتمد أقمشة مراتب الجرافين تصميمًا متعدد الطبقات، حيث تعمل الطبقة الداخلية على تحسين التوصيل الحراري والطبقة الخارجية على تحسين الراحة. قد يضعف هذا الهيكل بعض الموصلية الكهربائية، ولكن يمكن الاحتفاظ بالتوصيل الحراري من خلال تصميم معقول.
في أقمشة المراتب، غالبًا ما يتم استخدام موصلية الجرافين لوظائف التدريع الكهرومغناطيسي والمضادة للكهرباء الساكنة. ومع ذلك، نظرًا لأن المنسوجات تحتاج إلى أن تظل ناعمة ومرنة، فقد تكون موصلية الجرافين محدودة بسبب العوامل التالية:
ما إذا كان توزيع جزيئات الجرافين في الألياف مستمرًا يحدد بشكل مباشر الموصلية الإجمالية للنسيج. قد تؤدي عمليات الطلاء أو المزج إلى تقليل الموصلية بسبب ضعف ملامسة الجزيئات.
يمكن استخدام الموصلية الحرارية للجرافين في أقمشة المراتب بشكل أفضل لتنظيم درجة حرارة النوم وتبديد الحرارة:
يمكن للجرافين أن يمتص ويوصل الحرارة المنبعثة من جسم الإنسان بسرعة، ويتجنب ارتفاع درجة الحرارة المحلية، ويحسن راحة النوم. في الاختبارات الفعلية، عادةً ما تظهر أقمشة المراتب التي تحتوي على الجرافين مقاومة حرارية أقل وموصلية حرارية أعلى، خاصة في البيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة، مما قد يؤدي إلى تحسين تأثير تبديد الحرارة بشكل كبير.
سيؤثر الاختلاف في التوصيل الحراري والمقاومة لألياف النسيج المختلفة (مثل القطن والبوليستر) على تأثير نقل أداء الجرافين.
إن توحيد تشتت الجرافين في الألياف أو الأقمشة هو المفتاح لتحديد التوصيل الكهربائي والحراري. إذا كان التوزيع غير متساو، فسيتم حظر المسار الحراري.
سمك طلاء الجرافين له تأثير مباشر على التوصيل الكهربائي والحراري. رفيع جدًا قد يقلل من الأداء، في حين أن سميكًا جدًا قد يتسبب في تيبس القماش.
قد تؤثر الرطوبة ودرجة الحرارة والضغط الخارجي على التوصيل الكهربائي والحراري للجرافين. على سبيل المثال، قد تؤدي بيئة الرطوبة العالية إلى زيادة مقاومة السطح وتقليل التوصيل الكهربائي.
يمكن للموصلية الموجودة في أقمشة الجرافين تحييد الكهرباء الساكنة البشرية بشكل فعال، خاصة في المواسم الجافة أو البيئات التي يتم فيها استخدام الأجهزة الإلكترونية بشكل متكرر. هذا الأداء بارز بشكل خاص.
أفاد المستهلكون عمومًا أن أقمشة مراتب الجرافين يمكن أن توفر تجربة نوم دافئة في الشتاء وبارد في الصيف. ويرجع هذا التأثير بشكل رئيسي إلى التوصيل الحراري السريع للجرافين.
على الرغم من أن الأيونات السالبة والأشعة تحت الحمراء البعيدة الصادرة عن الجرافين ليس لها علاقة مباشرة بالتوصيل، إلا أن أدائها الشامل قد يكون له فوائد محتملة لتحسين الدورة الدموية وتحسين نوعية النوم.
يتميز نسيج مرتبة الجرافين بموصلية حرارية ممتازة ويمكنه تحقيق تنظيم درجة الحرارة ونقل الحرارة بشكل فعال؛ من حيث التوصيل الكهربائي، يعتمد أدائه على تكنولوجيا المعالجة وانتظام توزيع الجرافين. في التطبيق الفعلي لأقمشة المراتب، عادةً ما يتم استخدام موصلية الجرافين للحماية ضد الكهرباء الساكنة والكهرومغناطيسية، بينما تلعب الموصلية الحرارية دورًا مهمًا في تحسين بيئة النوم. في المستقبل، يمكن تحسين أداء الجرافين في أقمشة المراتب بشكل أكبر من خلال تحسين تصميم المواد وتكنولوجيا المعالجة.
رقم
