力大无比的“凯芙拉”纤维
有句成语叫“千钧一发”,比喻用一根头发系上千钧(一钧等于30斤)的重物,是极危险极玄乎的事,这比喻非常形象。不过,假如有人用不到一根铅笔粗的绳子吊起一辆4000斤(两吨)的汽车,你信不信呢?这根绳可不是钢丝绳,而是一种化学合成纤维编的绳子。乍一听,许多人都不敢相信。于是推销这种绳子的技术人员当场给人们作了一次让你不能不信的精彩表演。
他们开来一辆吊车,在吊车下停了一辆重两吨的小面包车。工作人员当场用一根6毫米粗的绳子将小面包车捆起来,然后挂在吊车上。不一会,吊车的长臂慢慢升起,小面包车就悬空吊了起来。
是什么东西作的绳子,这样力大无比呢?原来它是一种叫芳香族聚酰胺纤维制成的,国外把这种纤维叫“凯芙拉”。大家知道,钢丝绳的强度也不底,但要和这种“凯芙拉”比起来,可以说是“小巫见大巫”,差多了!据检测,“凯芙拉”的强度是钢丝绳的六倍,而它的密度(或者说重量)却只有钢丝的五分之一。因此若用“凯芙拉”和钢丝比赛,看1毫米粗的绳子谁吊起的重量大,那“凯芙拉”肯定是“绝对冠军”。
这种“凯芙拉”是怎样制造出来的呢?说来也相当简单,它是冷战时期军备竞争的产物。60~70年代是美苏两国争夺海空优势、拼命发展高性能飞机和舰船的时代。而高性能飞机和舰艇的基础就是高性能材料。谁能研究出重量轻而又强度高的材料,谁的飞机就飞得快,跑得远,省燃料。于是都不惜花重金研究重量轻、强度高的材料。而已有的金属材料,比重通常都比较大,即使是铝这种轻金属,比重也有27(密度为2699克/立方厘米),而且强度也不太高。因此,美国杜邦公司的一班科研人员决定另辟蹊径。
1968年,杜邦公司发现聚对苯二甲酰对苯二胺一类的芳香族聚酰胺纤维具有极高的强度,且在零下45摄氏度直到200摄氏度的温度范围都能保持不变,有极好的强韧性和尺寸稳定性。比如,用做结构材料的“凯芙拉”49的强度高达280~370公斤/平方毫米,比铝或钛等金属的强度高得多。其收缩率和抗蠕变性也相当好,可以说是理想的航空材料“坯子”。
这样,杜邦公司在1972年开始成批生产“凯芙拉”,到80年代中,“凯芙拉”就生产了21000吨,首先用于军用飞机,使这些飞机轻装,速度特快。以后又扩大到民用飞机,例如,美国波音飞机公司的767型机使用“凯芙拉”和碳纤维制成的复合材料机身,使整个机身的重量减轻了一吨,仅此一项就使燃料消耗比波音727型机节省了30%,成为非常叫好的轻质高强度航空材料。
由于“凯芙拉”惊人的高强度,英国国防部一个研究机构从1984年开始用“凯芙拉”研制出防弹衣。结果非常令人鼓舞,穿这种防弹衣后,可使重伤者减少30%,死亡减少40%。而戴钢盔一般只减少重伤15%,死亡减少20%。穿防弹衣的士兵仍可能因炮弹(流弹)、地雷,或手榴弹弹片受伤,但是不会被弹片穿透身体,也不会受致命伤,只是像挨了一重锤砸伤那样。英国军队在1987年有2000名士兵首次试穿大批生产的这种防弹衣,都认为这种防弹衣可以保住性命,而且在受伤三天后即可基本恢复健康,对医务人员的压力也大大减轻。
随着“凯芙拉”的产量增加,成本逐渐降低。它的用途也日益扩大。现在有许多汽车的轮胎帘子线也采用“凯芙拉”,因为它强度高,可以减少帘布的层数,从而减少了轮胎的重量,节省车辆的燃料用量。现在“凯芙拉”已广泛用于缆绳、高压软管、运输带、空气支撑的顶篷材料、高压容器、火箭发动机外壳、雷达天线罩;还在高层建筑物中代替钢筋等等,不胜枚举。
奇妙无穷的变色纤维
爱好生物的少年朋友或许知道,百花园里的蝴蝶色彩斑斓,变幻无穷,还会使人产生“视觉失误”。
现在,有时当你走在马路上,偶尔可见到穿着“迷彩服”的战士列队而过。而在每天早晨和傍晚,那些为银行押送运钞车的经济警察,也都个个头戴钢盔,身穿迷彩服。
谈到迷彩服,可以追溯到50多年以前。在第二次世界大战中,前苏联昆虫学家什凡维奇从蝴蝶翅膀那儿得到启示,建议在飞机场、大炮阵地和军火库上,覆盖一层蝴蝶花纹的布料作为伪装。前苏军部队的有关指挥官采纳了昆虫学家的建议,从而为迷惑德国军队、取得卫国战争的胜利立下了战功。
科学家们经研究后发现,荧光翼凤蝶的翅膀在阳光下会变幻色彩,时而金黄,时而翠绿,有时还会由紫变蓝。原来,在有些蝴蝶的翅膀上,有许许多多显色和不显色的鳞片,显色鳞片比不显色鳞片窄2微米左右,两者以07微米的间距,有规则地排列在翅膀上。当阳光照射到翅膀上时,这些鳞片对入射光会引起不同程度的反射、折射和交叠干涉,从而在人的眼中引起变幻无穷的色彩感觉。仿生学家根据蝴蝶翅膀色彩的变化,设计了一种变色纤维。
科学家们将两种受热收缩性不同的涤纶纤维和聚酯纤维混纺成丝,得到一种扭曲的、扁平的断面纤维,再将这种纤维的扁平面垂直织在织物表面。当入射光照射到纤维上时,纤维就会像蝴蝶鳞片一样,对光产生不同程度的反射、折射和交叠干涉,让人看了眼花缭乱,扑朔迷离。这种变色纤维的织物不仅外观美丽,还有柔软蓬松的特点,穿在身上十分舒服。
变色纤维用在军事上,可做成伪装服。战士穿了这种伪装服,可以随地貌不同,交替变换成相应的颜色。在树林里,军装呈深绿色;来到草坡上,变成麻黄色;伏在野草未发的大地上,浑黄如土;走在青山绿水间,恰似玉树临风;在江河湖海上,却又与秋水长天共一色了。真是千变万化,变幻无穷。
至于谈到变色纤维的染色工艺和变化特点,它主要采用一种光色性染料来染色。光色性染料能随光而改变颜色。在一般情况下,染料处于稳定状态,受到某种色光照射后,就变成不稳定状态。光线变换时,又回复到原来的稳定状态。所以,变色纤维像变色龙那样,会随机应变,“随光变色”。而在民用方面,人们通常并不喜欢服装与环境浑然一色,所以,专家们正在研制另一种能延长不稳定状态的新型变色纤维。这种变色纤维受到一定色光照射后,新产生的颜色可以保持24小时。这样,就等于每天穿一件新衣服了。
烈火金钢——碳纤维和防燃纤维
在纤维家族中,有一位成员不怕高温,而另一位成员不怕火烤,所以,人们称它们为“烈火金刚”。它们是——一位成员叫碳纤维。可别小看碳纤维,它是国防和航天工业的重要原料呢!20世纪60年代,日本科学家首先用聚丙烯纤维作原料制得了碳纤维。现在,碳纤维一般采用腈纶或粘胶原丝,经加热、高温化学处理后制得。
碳纤维的最大特点是强度高。在隔绝氧气的情况下,它的使用温度可高达1500~2000℃,温度越升高,它就越显“英雄本色”——坚强不屈,故有“烈火金刚”之美称。让我们介绍得具体一些吧!
在540℃时,碳纤维的抗拉强度为每平方毫米110~320千克;在1650℃时,它的抗拉强度反而达到180~600千克;不但不减少,反而增加了。即使在3000℃的高温中,碳纤维仍然能保持原来的状态。它的另一个特点是,比重远比各种金属轻,因而,碳纤维和金属、陶瓷熔合而成的复合材料,是制造宇宙飞船、火箭、导弹和高速飞机不可缺少的材料。在美国著名的“哥伦比亚”号航天飞机上,3个火箭推进器的关键部件——喷嘴,以及最先进的MX导弹的发射管,就是用碳纤维复合材料制成的。
另一位“烈火金刚”的原名叫防燃纤维。大家知道,棉、毛、麻、丝,都经不起火烤。化学纤维熔点不高,也难以防燃。石棉纤维虽能防燃,但质地坚硬,穿着不舒服。碳纤维虽能防火,可成本高。一般的防燃服装,多数用防火的粘合剂、特种树脂等,喷涂在织物表面制成。虽然防燃效果不错,但衣服重量增加了好几倍,穿在身上简直是活受罪。
那么,怎样才能使人们如愿以偿呢?
为了使衣服不怕火,可以用防燃纤维来制作。所谓防燃纤维,是在化纤内部加入阻燃剂而制得的。例如,在普通涤纶中,可添加金属离子阻燃剂。用防燃化学纤维制成的服装,不仅像普通衣服一样轻盈柔软,就是碰上烈火也不会烧起来,这下可为具有特种需要的人们解除了后顾之忧。这种新颖防燃服装特别适宜于消防人员穿着。
现代通信骄子——光导纤维
光导纤维是一种比头发丝还细的玻璃纤维丝。光导纤维于20世纪20年代就研制出来了,是用超纯石英玻璃在高温下拉制而成的,有很好的导光能力。但是由于传输过程中光波衰减太大,因此没有实用价值。那时光导纤维每千米衰减100分贝,所以如果用来通信,就要每隔20米设一个中继站,故未能在实际通信中应用。
1966年,英籍华人高琨博士发表一篇著名的论文,首次提出解决玻璃纯度和成分的问题,就能够得到光传输衰减很小的玻璃纤维。
高琨于1957年从伦敦大学毕业,1965年开始从事光通信研究。他先是进行砷化镓光电二极管为光源的通信系统研究,后来又对光的传输媒体进行研究,发现主要困难是光波在纤维媒体中的损耗大,材料太脆,制作困难。于是他从改变材料的成分、纯度和结构入手,以解决光波传输的损耗等问题。实验结果表明,石英玻璃材料中的杂质浓度是影响光波衰减的主要因素,并对波长为1微米的光波进行实验得到每千米只衰减1分贝的好成果。他经过反复实验取得了许多重要的数据,为撰写论文打下了良好的基础。于是一篇以《适合于光频率的绝缘介质纤维表面波导》为题的论文发表了。他充分论述了经过多年艰辛探索的理论结果和实验成果。论文很快引起各国科学家和工程技术人员的重视和赞扬,并被广泛引入实际应用。1970年,美国康宁玻璃公司首先拉制成功第一根每千米只衰减20分贝的石英玻璃光导纤维。此后,光导纤维的衰减率不断下降:1974年,每千米2分贝;1976年,每千米1分贝;1979年,每千米02分贝;80年代达到每千米016分贝;90年代研制的氟化物玻璃纤维衰减更低,已降到每千米003分贝。这种高纯度氟化物玻璃光导纤维的传输能力十分强,一次传送距离长达4800千米,可以在无中继站的情况下进行洲际光通信。今天,可以说,光导纤维已走过艰辛的历程,取得了辉煌的成绩。
光纤的结构呈圆柱形,中间是直径为8微米或50微米的纤芯,具有高折射率,外面裹上低折射率的包层,最外面是塑料护套,整个外部直径为125微米。特殊的制造工艺,特殊的材料,使光纤既纤细似发,柔顺如丝,又具高抗拉强度,大抗压能力。在性能上,对光波衰减小,可以多功能传输声音、图像和文字,适应低温环境,抗电磁干扰,耐放射性辐射,光波在光纤中传播不向外辐射电磁波,有极高的保密特点,信息以光速传送,速度无与伦比,光通信比电通信的容量要提高1~10亿倍,一根光纤能同时传输100亿个电话,或1000万套电视节目,容量之大,难以想像,使它理所当然地成为现代通信的“天之骄子”。光导纤维不仅可用于通信,还可以用作传送光能;可以制作医用胃窥镜和工业用内腔镜,用途广泛。
光导纤维
冬暖夏凉的中空纤维
这几年,市场上流行一种中空滑雪衫。凡是有这种服装的人大都有这样的体会:冬天穿着它,一点也不觉得冷,给人以软绵绵、暖洋洋的感觉,舒服极了。原来,那是由于中空纤维保暖性强、比重轻、弹性好的缘故,因此很受消费者的欢迎。
大家知道,保暖性强的纤维,例如羊毛、木棉、羽绒等纤维内,都有空腔,特别是木棉,中空度高达70%左右。但是,一般的化学纤维往往是实心的,所以,保暖性就差多了。
那么,怎样才能使化学纤维变成中空结构呢?
当化学纤维呈熔体状态时,经特种狭缝喷丝板喷射,冷却后便可成为中空纤维。如果在喷丝板中装入微孔导管,在空腔中注入氮气,由于氮气的保暖性比空气更好,所以,充氮的中空纤维,保暖性更佳。它可以用来制作宇航员遨游太空的宇航服。
不久以前,国外还利用中空纤维制成一种“冷胀热缩”的新颖服装。由于在纤维空腔内充入了一种特殊的气体,外界气温比较低时,纤维充气膨胀,服装变得紧密而不透气,保温性好;相反,外界气温升高,纤维内的气体液化,纤维收缩,服装变薄,孔隙增加,透气性好,穿着凉快。这就是说,从外表看是一件薄薄的衣服,由于它能“冷胀热缩”,因此具有冬暖夏凉的神奇功能,冬天、夏天都可以穿,多方便啊!
用途颇广的医用纤维
近年来的研究表明,许多新型化学纤维,可供医疗临床使用,它们甚至可以用作人工脏器的材料呢!
过去,伤口缝合线,不外乎是天然蛋白质纤维,如蚕丝线、羊毛线等,缺点是线表面不够光滑,强度差。经过化学处理的化纤缝合线,例如,目前大量使用的医学锦纶长丝和涤纶带,就没有这种弊病。新型的缝合材料,已经不是线,也无须针缝,它是涤纶粘合布。使用时,像贴橡皮膏那样,贴到伤口处,就能起到缝合作用,十分简便,而且伤口愈合后,疤痕很小。
值得一提的是,医用中空细芯纤维、微孔纤维、医用碳纤维、乙烯纤维和醋酸纤维等,还可作为制造人工脏器的材料。例如,人工心脏瓣膜、人工腹膜、人造皮肤、人造血管等,在我国已开始使用,效果良好。人工肾脏是用中空纤维布料做成的,能替代病变的肾担任过滤血液的功能。用高弹性细芯中空纤维交织而成的人造血管等,对人体没有毒性,不受排斥。用碳纤维复合材料做成的人造骨代替真骨,经过3个多月,肌肉就会奇迹般地长在上面,肌腱功能复原如初。美国用一种特制的拉链代替传统的针线缝合法,这种拉链就是用聚乙烯纤维材料制成的,它透气性好,刀口感染率低,伤口愈合快。医学界认为,用拉链愈合法取代针线缝合法,是近50年来,外科手术领域取得的一项新成果。
介绍到这里,从人工草皮到医用纤维,纤维材料已经远远超出了衣着的范围,成为一类新型材料,将不断促进新技术的发展。
将纤维用于减肥,是否也是医学方面的一种创造。
减肥纤维是一种吸水后会膨胀的异形纤维。它是经过特殊加工而制成的超细纤维,即使在光学显微镜下,也难以看清它的直径大小。这种纤维的中间有微小的空隙,吸水可达自身重量的几百倍以上。减肥纤维一旦吸水膨胀以后,就形成钙状物质,且难以再将吸入的水分挤出。饭前或用餐时吃入这种纤维以后,它在胃中吸水膨胀,使人产生一种饱肚感,这样就可以减少饮食,防止肥胖。这种减肥纤维对人体无害,会随食物经过消化系统排出体外。
品质绝佳的蜘蛛丝纤维
生长在农村和小城镇的少年朋友,夏日晚饭以后,当你搬个小椅子在门口乘凉的时候,经常可见到蜘蛛在屋檐下结网的情景。从外表看,蜘蛛丝十分纤细,似乎有点弱不禁风,其实它却是惊人地坚韧。这是因为,构成蜘蛛丝蛋白质的材料与人指甲和鸟类羽毛蛋白质基本上是一致的。唯一不同点仅仅是其中氨基酸分子的排列顺序略有差异。
在材料学家心目中,蜘蛛丝的优点多着呢。从某种程度上讲,蜘蛛丝优于人们目前拥有的各种天然丝与人造丝。
首先,蜘蛛丝具有很高的强度和弹性。科学家发现:蜘蛛丝非常适合于制造防弹服,它耐受子弹冲击力的性能优于现有的防弹服纤维“凯芙拉”。由于蜘蛛丝具有惊人的强度和弹性,故可用于制造“人造肌腱”、“人造血管”、非过敏性手术缝合线等医疗用品。
其次,蜘蛛丝质地轻盈。因此,蜘蛛丝今后可望用于制造登山绳、救生索、绳梯、降落伞绳以及其他既需要坚韧性,又要求重量轻的特种绳索。
当然,尽管蜘蛛丝是一种非同寻常的蛋白纤维,但是,蜘蛛在生活习性上与蚕截然不同。蚕以桑叶为饲料,而蜘蛛却以捕捉小型昆虫为主食,故无法大规模饲养。所以,迄今为止,人们无法取得大批量的天然蜘蛛丝。
不久以前,科学家们依靠生物工程技术终于解决了人工生产蜘蛛丝这一高技术难题,具体方法如下:
先从蜘蛛体内分离出“负责”分泌丝蛋白的脱氧核糖核酸片段,然后将它融合进大肠杆菌的细胞核中。大家知道,大肠杆菌容易工业化培养,所以,人们可通过工厂生产带有蜘丝蛋白的大肠杆菌,尔后再从大肠杆菌中分离出蜘丝蛋白,最后经普通纺丝工艺,即可得到合格的人造蜘蛛丝。
最近,美国伊利诺大学昆虫学教授梅·贝伦鲍姆撰文说,借助于基因研究,人工合成蛛丝的目标虽然已十分接近,但大批量、低成本生产蛛丝还需要几年时间。这里,贝伦鲍姆的目标是合成柔软程度超过棉花,但强度又超过钢丝的蜘蛛丝。我们相信,随着现代科技的飞速发展,不久的将来将会改变蜘蛛丝无法像蚕丝那样大量生产的历史,用蛛丝制作服装、防弹服、安全帽、医用线等用品将成为现实。蜘蛛丝的广泛应用为人类明天的纺织服装业,以及军事、航天、航海、建筑与汽车工业,展示了美好的前景。
纺织服装上的新秀——超细纤维
近几年来,世界服装行业出现了全面追求轻便、舒适和美观大方的新潮流。但是,目前大多数化纤服装的舒适性比天然纤维差。为此,超细纤维、“仿真”化纤及其相关织物的开发得到了进一步的发展。超细纤维兼具天然纤维和人造纤维的双重特性,它比传统纤维细,所以比一般纤维更具蓬松和柔软的触感,而天然纤维的易皱、人造纤维的不透气等缺点,超细纤维均能克服。此外,超细纤维还具有保暖、不发霉、无虫蛀、质轻、防水、高重复性等优良特性。正因为它具有许多其他纤维无法取代的特性,所以,深受消费者喜爱,颇具市场潜力。
超细纤维的品种有:超细旦粘胶丝、超细旦锦纶丝、超细旦涤纶丝、超细旦丙纶丝等。制成产品主要可分为四大类:(1)人工皮革类;(2)擦拭布类;(3)高密度织物;(4)其他(包括过滤、保温、吸音、合成纸和医用材料),它的应用范围很广,所以品种繁多。
过去,我国所需的超细纤维主要依靠进口。现在,技术难度较高的超细旦丙纶丝,我国也已自行试制,并用于服装开发。据有关资料报道,中国科学院化学研究所的科学家们,在20余年潜心研究的基础上,与中国纺织大学密切合作,于1990年共同推出了具有当时国际领先水平的超细旦丙纶长丝制造技术。用超细旦丙纶丝制成的织物,具有柔软、导湿、导汗、透气、快干、对人体无副作用等综合性能。人体出汗后不会产生穿棉织物时的“冰冷感”,改善了织物的舒适性和卫生性,特别适合制作高档运动服和男、女内衣。
由我国科学家和技术人员自主开发的超细旦丙纶长丝,为我国的化学纤维增添了一个具有广阔应用前景的新品种。目前,我国已形成了由中科院化学研究所、中国纺织大学牵头的20多个企业组成的分布在近10个省市的产业化网络,开展了各种织物的试制开发工作,有的产品已进入批量生产。随着纺织工业的重振雄风,将会有越来越多的超细纤维品种诞生,成为纺织工业明日之星。
不怕火烧的合成纤维
合成纤维中有很多是很容易着火燃烧的,例如涤纶、腈纶等等。原因在哪里呢?是因为它们都含有氢、碳这两种元素,有的还含有氧,所以一旦遇火,便有氢、碳分解出来与氧发生反应而燃烧起来。
因此,要制造不怕火烧的合成纤维,首先要从它的原料着手。一是采用难燃的材料,如腈氯纶、维氯纶等。它们虽然会燃烧,但离了火便立刻熄灭。有的合成纤维中加入了阻燃剂,也能使它不易燃烧。二是采用新的合成方法,使原来易燃的合成纤维碳化,从而具有耐燃的特性,如耐燃腈纶就是其中之一,它的纤维中含碳量达到60%左右。它遇火不但不燃烧,而且形状不变。
不会燃烧的合成纤维用途极广,能用来做工作服、防火服、防火帘,以及建筑物中的种种织物。有些不燃纤维不但耐热性好,强度高,还有良好的绝缘性能,它们可以用于一些尖端技术中,如制造火箭外壳和导弹的圆锥形喷嘴等等。
能传递电视信号的光导纤维
用光导纤维取代电缆来传输电视信号,不仅使有线电视的发展更上一层楼,还充分展示出它的优越性。光纤通信具有传输容量大、传输损耗小、不受电磁干扰、体积小、重量轻且便于铺设等一系列优点。目前,用一根光纤就能同时传送60个调频电视节目,且制造光纤的主要原材料石英砂,在地球上取之不尽,可极大地节省铜材料。另外,电缆传输损耗大,每隔一定距离就要设置一个放大器,而光纤传输损耗小,传输距离长,这就大大减少了传输线路中的费用。再次,在盛夏或严冬,电缆电视因温度原因,会影响图像传输质量,而光纤不会受电磁干扰和周围环境变化的影响,就能确保传送的电视图像始终十分清晰。
光导纤维传递电视图像的原理是:当光缆电视系统的天线接收电视信号后,经天线放大器放大送入变频器变换,然后再与本地区演播室自编节目的电视信号一并送入混合器,形成一路完整的视频信号,用来调制发送机里的激光管,使电视信号由电信号变换成光信号,由干线光缆经光分路器传送给各支路光缆。在支路光缆中,光信号又一次通过光分路器经用户光缆传送到设置在每幢住宅楼的光接收机,再经光电变换还原成电信号,由电缆馈送入每家每户的电视机。
强度很高的合成纤维
合成纤维在今天已是人们生活中使用十分广泛的一种合成高分子材料。大部分合成纤维的强度都是不高的,而在工业生产中往往需要使用一些具有高强度的新型合成纤维,为此,科技人员已经研制出了一些新产品。
譬如芳纶就是其中之一。为了容易理解起见,这里举出锦纶作为对比。一根由锦纶丝编织成的手指那样粗的绳子,足以吊起一辆满载4吨货物的解放牌汽车,而由芳纶编织成的同样粗细的绳子则可以吊起一倍重量的货物。它的强度比钢丝还大5~6倍。
那么它的强度究竟是怎么来的呢?其原因在于它本身。合成纤维是一种合成高分子化合物。在分子之间有着一种结合力。这种结合力就好像一只只手,相互紧紧地拉着。如果某种高分子化合物的分子排列整齐,那么它们的拉力也就方向不一致,形成巨大的结合力,它的强度也高。反之如果内部分子排列不整齐,拉力方向不一致,它的强度也低。因此,用高分子化合物、芳纶偏织成的绳子能吊起重物而为断裂。这就是它们具有高强度的原因所在。
能使衣服闪闪发光的异形纤维
化学纤维,尤其是合成纤维的发展,虽然历史不长,但在人们衣着用的纺织纤维中,比例逐年增长。各种新型化学纤维层出不穷。以异形纤维为例,市场上颇受消费者欢迎的闪色围巾、闪光人造狐毛皮、可以乱真的人造貂毛皮等,都是夹入了能闪闪发光的异形纤维做成的。异形纤维透气率比一般纤维织物高10%~20%,所以特别适宜制作夏季薄型织物。异形纤维吸附性强,可作空气净化材料。高强度异形纤维还可作高速汽车轮胎内的帘子线。用处还真不少呢。
异形纤维为什么能闪闪发光?
在天然纤维中,蚕丝最能产生闪光。蚕丝的闪光是由于它的断面呈三角形的缘故。在光的照射下,纤维的三个面上的折光率各不相同,于是会像三棱镜那样产生反光,这样,散射出来的光线就十分耀眼,显出阵阵闪光。异形纤维正是受到这一启发而研制出来的。
异形纤维的种类
异形纤维是在天然纤维的启发下产生的。如果把天然纤维的横断面放到显微镜下,就能看出它们的不同结构:棉纤维是蚕豆形、马蹄形,也有中空的,还有扁平椭圆形的;蚕丝纤维接近三角形;羊毛纤维大多数是圆形,侧面呈鳞片状。
所谓异形纤维,就是把原来一模一样的合成纤维制成截面畸形的纤维。像天然纤维那样,使它们呈现三角形、星形、多叶形等,可以是异形截面纤维,也可以是异形中空纤维,或者是复合异形纤维。
异形纤维可与天然纤维媲美,譬如呈三角形截面的合成纤维,能发出宝石般的光泽,使织物闪光。同时,透气性和抗起毛的性能也大大改善。圆形中空纤维弹性好,适宜于做混纺型和仿毛型的纤维织物。用这种纤维制成的衣服,透气性和吸湿性比普通化学纤维大有改善。譬如圆形中空涤纶纤维制成的衣服,夏天穿它也不会感到闷热;而中空尼龙丝袜,更适宜有脚汗的人穿用。
异形纤维有许多本领,可是制造起来并不复杂。只要把各种高分子聚合物通过特别的畸形喷丝头,就可以喷出异形纤维了。各种化学纤维,如维尼纶、涤纶、腈纶、丙纶等,无论采用什么纺丝形式,都能制成异形纤维。
异形纤维的种类很多,性能各异,制造简单、经济,它将会在化纤生产中大放异彩。
具有变色功能变色纤维
近几年来,许多国家已经相继制造出一种能随温度变化而改变本身颜色的化学纤维来。用它制成运动衣裤,就可以在运动员进行训练时观察他们热量的散发和体能的消耗状况。如果给病人穿上用这种衣料制成的病员服,就可以观察到病人体温的变化,甚至发现肿瘤的部位,因为肿瘤会散发出比正常机体更高的热量。如果用它制成婴儿尿布,那么它在婴儿尿床之际,立刻会因颜色的变化而引起保育人员的注意。当然,如果用它制作模特儿穿着的表演服装,将更具有变幻无穷的丰富的色彩。
那么,是什么材料能使纤维变色呢?原来,科学家们使用了一种称之为“液晶黑汁”的温度显示材料。它能在20~100℃的温度范围内,使自己的粘性不断地发生变化,从而改变了它对光线的反射性能,灵敏地变化出红、黄、绿、紫等颜色来。因此,利用它织成的纤维和织物就具备了变色的功能。
光导纤维的用处
光导纤维是全反射现象的一个重要应用。实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝,直径只有几微米到100微米左右,而且是由内芯和外套两层组成的,光线在内芯与外套的界面上发生全反射。如果把光导纤维聚集成束,使其两端纤维排列的相对位置相同,这样的纤维束就可以传送图像。医学上用光导纤维制成纤维镜,把探头送到人的食道、胃或十二指肠中去,光线通过传光束照明这些器官的内壁,再通过传像束把内部的病变情况传到目镜,进行观察。
光导纤维在现代科学技术中有重要的应用,就像无线电技术中把信号调制到无线电波上一样,把要传送的信号调制到光波上,让光载着信号沿光导纤维传送出去,就可以实现光纤通讯。光导纤维可以用作照明,又能节能。在一座大楼内,可以用一盏灯作为光源,构成灯室,然后由灯室引出数根光缆,分别通到楼中各层,然后又分成支缆,这些支缆的端点可以把灯室的光线传送过来,成为楼道里幽静的灯光。全楼道的照明一盏灯就解决了。除此之外,光导纤维还有超大容量、不受腐蚀、不受雷击的破坏等等特点。