基于立絨和毛圈周期結構的頻率選擇立體織物制造技術

本發明專利技術公開了一種具有金屬特性的纖維或紗線制備的、具有毛圈、立絨或毛圈立絨相間隔的立體周期結構頻率選擇紡織品，具有頻率選擇透通性、輕質、低成本、易成形、設計靈活等優點。該類紡織品的制作方法分為以下步驟：根據所用設備合理設計立體周期結構紡織品的相關參數，包括其絨毛高度、絨毛密度、紗線線密度等；選擇對電磁波無影響的介質基布和具有電磁性能的金屬纖維紗線或金屬化纖維紗線；使用簇絨地毯織機或毛圈織機等，將其參數設定為上述參數的檔位，織造出立體周期結構頻率選擇紡織品。本發明專利技術方法制作成本低，工藝簡單，可使立體周期結構的設計更便利、快捷。

【技術實現步驟摘要】
基于立絨和毛圈周期結構的頻率選擇立體織物
本專利技術屬于紡織品領域，涉及一種基于立絨和毛圈周期結構的頻率選擇立體織物。
技術介紹
周期結構是由特定的單元形狀按照設定的距離陣列而成，其對不同頻率電磁波的吸收反射能力不同，所以具有頻率選擇性透射或反射的特征，可以看作是一種空間濾波器。周期結構分為平面周期結構和立體周期結構，平面周期結構在各個電磁頻段和通信、天線、雷達等諸多領域均有重要應用，立體周期結構主要用于雷達罩和吸波材料。基于紡織品的周期結構。傳統研究中多限于平面結構和純金屬材料，主要源于平面周期結構容易制備、計算簡單、可以多層復合及加載等。此外，金屬化紡織品及具有金屬特性的紡織品的加工技術日益成熟，也使人們開始關注平面頻率選擇紡織品的開發，并已取得一定進展，例如中國專利申請CN200910054882.9利用化學鍍銀的方法在滌綸織物表面形成一層銀，從而賦予織物電磁屏蔽性能；中國專利申請CN200910048743.5利用化學鍍銅的方法在滌綸織物表面形成一層銅，從而賦予織物電磁屏蔽性能；中國專利200810204134.X利用坡莫合金和服用紗線交織制成織物實現電磁屏蔽；美國專利US19970943957對尼龍等化纖長絲進行鍍銀制成導電長絲紗，然后采用針織結構織成高導電防輻射針織物；中國專利CN1130223提供一種電熱、屏蔽、防靜電多功能導電織物及其制備方法,制成的導電織物成本低、質輕、柔軟，可水洗，環境穩定性和再加工性良好可作為導電材料,電磁波，微波屏蔽材料與面發熱材料；美國專利US2014022139-A1公開了一種配置有柔性電磁紡織品的電子帶隙特性頻率選擇表面，以抑制邊緣和曲面衍射效應，該頻率選擇表面織物具有電阻可設計性、輕質、靈活等優點。由此可見，金屬化紡織品將以高柔性、輕質、便利、低成本等優勢成為金屬很好的替代品。在周期結構實際應用當中，多涉及有限周期結構或立體結構，如雷達罩，可穿戴式電磁服裝等。其邊界或多維影響因素比較復雜，但目前對立體周期結構，尤其是基于立體織物的周期結構還沒有系統的研究和完整的理論。與平面周期結構不同的是：平面周期結構主要利用結構單元基底吸波材料的作用實現對電磁波的吸收，而周期結構單元對通過的電磁波提供頻率選擇作用。立體周期結構主要是通過結構特征對電磁波產生吸收作用，可避免平面結構中過度依賴吸波材料的缺陷。由于多維空間的多維因素，立體周期結構在設計上也會獲得更多的空間和靈活性。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種基于立絨和毛圈周期結構的頻率選擇立體織物。本專利技術提供的立體織物，由平面織物和位于所述平面織物上的立絨和/或毛圈組成；其中，所述立絨和毛圈均由電磁紡織品構成且所述立絨和毛圈的排列方式為周期性排列；且所述立絨和毛圈同時存在時，所述立絨和毛圈間隔排列；所述平面織物與所述立絨和毛圈之間通過紗線結合。上述立體織物中，所述電磁紡織品選自導電纖維和電磁功能纖維紗線中的至少一種；其中，所述導電纖維具體選自金屬化纖維、金屬纖維、有機電磁功能纖維、碳纖維和本征導電高分子纖維中的至少一種；所述金屬化纖維為表面鍍覆金屬的纖維，具體選自鍍銀纖維、鍍銅纖維和鍍鎳纖維中的至少一種；所述金屬纖維具體選自鋁纖維、鐵纖維、銅纖維和坡莫合金纖維中的至少一種；所述有機電磁功能纖維為在紡絲過程中加入了導電粉體和/或磁性粉體的纖維，具體選自有機碳黑導電纖維和有機鐵氧體丙綸纖維中的至少一種；所述本征導電高分子纖維選自聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩導電高分子纖維中的至少一種；所述電磁功能纖維紗線為由具有電磁功能的纖維和普通紡織材料通過紡紗獲得的純紡紗、混紡紗、包芯紗和并捻紗中的至少一種；具體選自鍍銀纖維長絲紗、棉/不銹鋼混紡紗、有機導電纖維/滌綸并捻紗和滌綸/不銹鋼包芯紗中的至少一種，再具體可為鍍銀纖維紗線；構成所述平面織物的紡織纖維選自棉、毛、麻、絲、滌綸、錦綸、腈綸、丙綸和維綸中的至少一種。所述立絨和毛圈中，絨毛和毛圈的高度均為0.1mm-100mm，具體為3mm；所述立體周期結構中，排列單元的間距為0.01mm-20mm，具體為2mm或6mm；所述平面織物的尺寸可根據實際需要裁剪，如可為30cm×30cm，厚度為0.01mm-50mm，具體為1mm。所述紗線結合的方式為所述電磁紡織品中的紗線穿過所述平面織物形成U形結構；所述U形結構在所述平面織物的底部成連通或不連通狀態。所述立體周期結構為以紗線為單元的立絨、毛圈結構，或者以立絨、毛圈結構間隔排列的周期結構。這種立體周期結構構成了頻率選擇結構。上述本專利技術提供的制備立體織物的方法，包括如下步驟：利用簇絨地毯割絨提花織造方法，將前述電磁紡織品按照設定圖案周期性織造在所述平面織物上形成所述立絨和/或毛圈，加固成型后得到所述立體織物。上述方法的織造步驟中，簇絨地毯機的針距為0.01mm-20mm，針跡長度為0.01mm-20mm，絨毛和毛圈的高度均為0.1mm-100mm。在實際操作中，可根據目標頻率的帶通或帶阻要求，采用三維電磁仿真軟件模擬設計合適單元間距、單元高度、材料性能等，確定立體織物的圖形和尺寸參數。所述加固成型步驟可按照各種常規方法進行，如可通過涂膠加固的方法實現。另外，上述本專利技術提供的立體織物在制備濾波器件中的應用及含有該立體織物的濾波器件，也屬于本專利技術的保護范圍。其中，所述濾波器件為空間濾波器件，所述空間濾波器件具體為雷達罩、反射面天線或微波武器。本專利技術提供了一種基于立絨和毛圈周期結構的頻率選擇立體織物及其制備方法，增大了現有頻率選擇紡織品設計的維度和自由度，克服了現有周期結構設計中對材料依賴性。本專利技術的技術效果在于：1、可簡便地制備基于立絨和毛圈織物的空間濾波器件；2、可實現空間濾波器件的高柔性化、可撓曲化、低成本化和輕質化，可應用于高性能雷達罩、復用反射面天線等產品；3、利用上述加工技術和不同參數的研究分析，可較系統地得到立絨和毛圈織物周期結構頻響特性的影響因素，對后續立體織物周期結構的研究具有一定指導性意義。并可通過簡單優化設計得到符合實際需求的周期頻率選擇產品。附圖說明圖1為本專利技術的立體織物周期結構之一的毛圈織物結構圖；圖2為本專利技術的立體織物周期結構之一的立絨織物樣品圖；圖3為本專利技術的立體織物周期結構之一的立絨織物實物圖；圖4為本專利技術實施例1中立絨織物周期結構材料的傳輸性能曲線；圖5為本專利技術實施例2中立絨織物周期結構材料的傳輸性能曲線。圖6為本專利技術實施例3中立絨織物周期結構材料的傳輸性能曲線；圖7為本專利技術實施例4中立絨織物周期結構材料的傳輸性能曲線。具體實施方式下面結合具體實施例對本專利技術作進一步闡述，但本專利技術并不限于以下實施例。所述方法如無特別說明均為常規方法。所述原材料如無特別說明均能從公開商業途徑獲得。下述實施例所得立體織物均在如下條件下進行反射性能的檢測：利用拱形法測試系統進行測試。使用工作頻段為1-18GHz喇叭天線作為發射和接收天線。調整發射天線喇叭中心、接收天線喇叭中心、樣品臺中心的垂直高度一致，發射天線和接收天線到樣品臺的水平距離都為190cm，發射和接收天線之間的夾角為30°，檢測織物尺寸300mm*300mm。實施例1如圖1所示的立體織物，由厚度為1mm的平面織物和位于平面織物上的立絨組成；其中，立絨部分由鍍銀紗線構成，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種立體織物，由平面織物和位于所述平面織物上的立絨和/或毛圈組成；其中，所述立絨和毛圈均由電磁紡織品構成；所述立絨和毛圈的排列方式為周期性排列；且所述立絨和毛圈同時存在時，所述立絨和毛圈間隔排列；所述平面織物與所述立絨和毛圈之間通過紗線結合。

【技術特征摘要】
1.一種立體織物，由平面織物和位于所述平面織物上的立絨和/或毛圈組成；其中，所述立絨和毛圈均由電磁紡織品構成；所述立絨和毛圈的排列方式為周期性排列；且所述立絨和毛圈同時存在時，所述立絨和毛圈間隔排列；所述平面織物與所述立絨和毛圈之間通過紗線結合。2.根據權利要求1所述的織物，其特征在于：所述電磁紡織品選自導電纖維和電磁功能纖維紗線中的至少一種；其中，所述導電纖維具體選自金屬化纖維、金屬纖維、有機電磁功能纖維、碳纖維和本征導電高分子纖維中的至少一種；所述金屬化纖維為表面鍍覆金屬的纖維，具體選自鍍銀纖維、鍍銅纖維和鍍鎳纖維中的至少一種；所述金屬纖維具體選自鋁纖維、鐵纖維、銅纖維和坡莫合金纖維中的至少一種；所述有機電磁功能纖維為在紡絲過程中加入了導電粉體和/或磁性粉體的纖維，具體選自有機碳黑導電纖維和有機鐵氧體丙綸纖維中的至少一種；所述本征導電高分子纖維選自聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩導電高分子纖維中的至少一種；所述電磁功能纖維紗線具體為由具有電磁功能的纖維和普通紡織材料通過紡紗獲得的純紡紗、混紡紗、包芯紗和并捻紗中的至少一種，更具體為鍍銀纖維紗線；構成所述平面織物的紡織纖維選自棉、毛、麻、絲、滌綸、錦綸、腈綸、丙綸和維綸中的至少一種。3.根據權利要求1或2所述的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：程煥煥，肖紅，施楣梧，王群，
申請(專利權)人：東華大學，中國人民解放軍總后勤部軍需裝備研究所，北京工業大學，
類型：發明
國別省市：上海,31