紡織材料學(xué) 12紡織材料的電磁學(xué)性質(zhì)ppt課件

1、2022-1-30第十二章第十二章 紡織材料的電磁學(xué)性質(zhì)紡織材料的電磁學(xué)性質(zhì)第一節(jié)第一節(jié) 介電性質(zhì)介電性質(zhì)第二節(jié)第二節(jié) 導(dǎo)電性質(zhì)導(dǎo)電性質(zhì)第三節(jié)第三節(jié) 靜電性質(zhì)靜電性質(zhì)第四節(jié)第四節(jié) 磁學(xué)性能磁學(xué)性能n 纖維在加工和使用過程中會遇到一系列與電有關(guān)的現(xiàn)象，如介電現(xiàn)象、導(dǎo)電現(xiàn)象、靜電現(xiàn)象等。研究纖維的電學(xué)現(xiàn)象有利于了解纖維的電學(xué)性質(zhì)及纖維結(jié)構(gòu)與電學(xué)性質(zhì)之間的關(guān)系。本章主要介紹纖維材料的介電、導(dǎo)電、靜電、磁學(xué)性質(zhì)。 n一、介電性質(zhì)一、介電性質(zhì)n1介電現(xiàn)象和介電常數(shù)介電現(xiàn)象和介電常數(shù)n 所謂介電現(xiàn)象是指絕緣體材料所謂介電現(xiàn)象是指絕緣體材料(也叫也叫電介質(zhì)電介質(zhì)) 在外加電場作用下，內(nèi)部分子在外加電場作用下

2、，內(nèi)部分子形成電極化的現(xiàn)象。形成電極化的現(xiàn)象。第一節(jié)第一節(jié) 介電性質(zhì)介電性質(zhì)n纖維的介電常數(shù)纖維的介電常數(shù)r ：n 定義定義: 在電場中，由于介質(zhì)極化而引起相在電場中，由于介質(zhì)極化而引起相反電場，將使電容器的電容變化，其變化的反電場，將使電容器的電容變化，其變化的倍數(shù)稱為介電常數(shù)。它是材料的本體常數(shù)。倍數(shù)稱為介電常數(shù)。它是材料的本體常數(shù)。n 其數(shù)值為：其數(shù)值為：r =C材材/C0n C材材以某種纖維材料為介質(zhì)時，電容以某種纖維材料為介質(zhì)時，電容器器 的電的電 容量；容量；n C0以真空為介質(zhì)時，電容器的電容以真空為介質(zhì)時，電容器的電容量量 2.常見紡織纖維的介電常數(shù)常見紡織纖維的介電常數(shù)3.3

3、.影響纖維介電常數(shù)的主要因素影響纖維介電常數(shù)的主要因素n(1) 纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)對介電常數(shù)的影響纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)對介電常數(shù)的影響n 電介質(zhì)的密度：密度愈大，電介質(zhì)的密度：密度愈大，r； n 極化率：纖維分子極化程度極化率：纖維分子極化程度，r； n 纖維分子量：分子量纖維分子量：分子量，r (2) 外部因素對介電常數(shù)的影響 溫度：溫度增加，r增加。 頻率：先上升再下降。 回潮率：回潮率增加，r增加二、介電損耗二、介電損耗n1介電損耗介電損耗n 在交變電場作用下，纖維材料的極性基團以及纖在交變電場作用下，纖維材料的極性基團以及纖維內(nèi)部的水分子會發(fā)生極化，極化分子部分地沿著維內(nèi)部的水分子會發(fā)生極化，極化分

4、子部分地沿著電場方向定向排列，并隨著電場方向的變換不斷地電場方向定向排列，并隨著電場方向的變換不斷地作扭轉(zhuǎn)交變?nèi)∠蜻\動，分子間發(fā)生碰撞、摩擦、生作扭轉(zhuǎn)交變?nèi)∠蜻\動，分子間發(fā)生碰撞、摩擦、生熱，消耗能量。這種電介質(zhì)在電場作用下引起發(fā)熱熱，消耗能量。這種電介質(zhì)在電場作用下引起發(fā)熱的能量消耗，稱為介電損耗。的能量消耗，稱為介電損耗。n 式中：為電場消耗的功率式中：為電場消耗的功率W/cm2）；為外電）；為外電場的頻率場的頻率(Hz); 為外電場強度為外電場強度V/cm）；為介電損）；為介電損耗角的正切。耗角的正切。2介電損耗的利用介電損耗的利用n 介電損耗取決于介電常數(shù)介電損耗取決于介電常數(shù)r 和介

5、電損耗和介電損耗 角正切角正切tg。r 和和tg主要由纖維的組成和主要由纖維的組成和結(jié)構(gòu)決定，與電場頻率有關(guān)。干燥纖維材結(jié)構(gòu)決定，與電場頻率有關(guān)。干燥纖維材料的介電常數(shù)一般為料的介電常數(shù)一般為25，tg為為0.00l0.05，而水的介電常數(shù)為，而水的介電常數(shù)為2080，tg為為0.151.2，所以水的介電損耗因數(shù)至少比，所以水的介電損耗因數(shù)至少比干燥紡織纖維大幾十倍。干燥紡織纖維大幾十倍。第二節(jié)第二節(jié) 導(dǎo)電性質(zhì)導(dǎo)電性質(zhì)LSRSILUv/vULSRI SLn1纖維比電阻及其表達纖維比電阻及其表達n (1) 體積比電阻體積比電阻vn 體積比電阻是指單位長度體積比電阻是指單位長度1cm ） 上所施上

6、所施 加的電壓加的電壓U，相對于單位截面，相對于單位截面1cm2上所上所流過的電流流過的電流I之比，其值是電阻率，單位之比，其值是電阻率，單位cm。n/vULSRISLn(2) 表面比電阻表面比電阻sn 纖維柔軟細長，體積或截面積難以測量，纖維柔軟細長，體積或截面積難以測量，而通常纖維導(dǎo)電主要發(fā)生在表面，因此采用表而通常纖維導(dǎo)電主要發(fā)生在表面，因此采用表面比電阻面比電阻s表達。表達。 s是單位長度是單位長度1cm ）上）上的電壓的電壓U/L與單位寬度與單位寬度1cm ） 上流過上流過的電流的電流I/H之比，單位歐姆之比，單位歐姆。n /sULHRIHLn (3) 質(zhì)量比電阻mn 考慮纖維材料比

7、電阻測量的方便，引入質(zhì)量比電阻m概念，即單位長度1cm ）上的電壓U/L與單位線密度1g纖維上流過的電流(I/(W/L)之比，單位是歐姆克厘米2(g/cm2)。vLWRLWILU2/vLWRLWILU2/2/mvU LWRIW LL 表表 紡織纖維的質(zhì)量比電阻紡織纖維的質(zhì)量比電阻2影響纖維比電阻的主要因素影響纖維比電阻的主要因素n(1) 吸濕對纖維比電阻的吸濕對纖維比電阻的 影響影響n 干燥的紡織纖維比電阻干燥的紡織纖維比電阻很大，吸濕后比電阻下很大，吸濕后比電阻下降降n 回潮率增加，回潮率增加，m降低降低 圖 質(zhì)量比電阻與相對濕度的關(guān)系n(2) 溫度對纖維溫度對纖維 比電阻的影響比電阻的影響

8、 n 溫度增加，溫度增加，減少，導(dǎo)電性減少，導(dǎo)電性能增加能增加 ;圖圖 質(zhì)量比電阻與溫度間的關(guān)系質(zhì)量比電阻與溫度間的關(guān)系n(3) 纖維附著物的影響n 纖維上的附著物：油劑、棉蠟、油脂的 存在，。 n(4) 其他因素對纖維比電阻的影響 n 如：測試時的電壓高低、測定時間長短和所用電極材料等 第三節(jié)第三節(jié) 靜電性質(zhì)靜電性質(zhì)n1靜電現(xiàn)象n 所謂靜電現(xiàn)象是指不同纖維材料之間或纖維與其它材料之間由于接觸和摩擦作用使纖維或其它材料上產(chǎn)生電荷積聚的現(xiàn)象。2.靜電的危害與應(yīng)用靜電的危害與應(yīng)用 n危害：n 使纖維發(fā)生粘結(jié)或分散；n 吸附飛花與塵埃，造成紗疵；n 靜電放電；n 其他：影響電器儀表的準(zhǔn)確性，使錄音磁帶產(chǎn)生雜音等等n 應(yīng)用：n 靜電植絨、靜電吸塵、粉末塑料的靜電噴涂等。 表表 一些織物表面比電阻與電荷半衰期一些織物表面比電阻與電荷半衰期的關(guān)系的關(guān)系2紡織纖維的靜電電位序列當(dāng)兩個絕緣體相互摩擦后分開時，介電常數(shù)當(dāng)兩個絕緣體相互摩擦后分開時，介電常數(shù)r 大的取正電荷，小的取負(fù)電荷。大的取正電荷，小的取負(fù)電荷。當(dāng)兩個絕緣體相互摩擦后分開時，介電常數(shù)當(dāng)兩個絕緣體相互摩擦后分開時，介電常數(shù)r大的取正電荷，小的取負(fù)電荷。大的取正電荷，小的取負(fù)電荷。圖圖 靜電起電序列圖靜電起電序列圖n3消除纖維靜電現(xiàn)象的主要措施：消除纖維靜電現(xiàn)象的主要措施：n (1) 適當(dāng)提高空