嚴濤海

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鎳鈦記憶合金絲面料及其性能

嚴濤海1,2,3

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鎳鈦記憶合金是一種形狀記憶材料,在各個領域運用廣泛,而面料對鎳鈦記憶合金絲運用還很少。在現(xiàn)有鎳鈦記憶合金絲的生產技術下，選定直徑為0.3mm的合金絲與直徑也為0.3mm滌綸紗線研究試織鎳鈦記憶合金絲機織面料，并測試鎳鈦記憶合金絲面料的透氣性、耐磨性、硬挺度和斷裂拉伸性等各指標，推測鎳鈦記憶合金絲面料的服用發(fā)展前景。

鎳鈦記憶合金 面料 硬挺度 服用

1963年，美國海軍軍械研究室在一次科學實驗中，偶然發(fā)現(xiàn)了鎳鈦合金在室溫形變階段，接觸到高溫后自動恢復原來的直線狀態(tài)后，形狀記憶金屬就開始被人發(fā)現(xiàn)和應用[1]。近些年，市面上流行一款高附加值的金屬絲面料，消靜電、抗輻射和光澤性等強大的功能讓它成為了市場上的新寵，金屬絲面料是以滌棉、錦棉、錦滌、全棉等紗線為主，金屬絲為輔，金屬絲含量一般在5%左右，按一定的方式織造形成的[2-3]。鎳鈦合金作為金屬的一種，而其又有比一般金屬更為強大的特殊性能，將鎳鈦合金引入到紡織面料中是一種新的方向，意大利一家公司利用鎳鈦合金記憶纖維與尼龍按一定比例織造，制造了一種智能化面料，在衣服洗完變褶皺后，給其施加一定的溫度后能自動使襯衣變回平整，鎳鈦合金記憶金屬擁有這隨著周圍溫度的變化而使自己的形狀恢復到原來樣子的特性[4]。日本專家利用鎳鈦合金的形狀記憶效應去應用到溫度控制窗簾，當內部溫度偏低時，窗簾會自動關閉，來保證室內溫度不散失，利用白天和黑夜的溫度差來設計形狀記憶金屬的恢復溫度，從而達到窗簾自動控制室內采光的目的[5]。英國專家發(fā)明了一種可以隔熱的服裝，這樣當穿著特制服裝的人體外溫度超過人類可以承受的溫度或者遇到火災時，記憶金屬面料就會變成螺旋狀，從而讓人的皮膚遠離溫度過高的外界，達到暫時性保護的效果[6]。鎳鈦合金記憶金屬的運用是面料發(fā)展中的重要環(huán)節(jié)，它為面料的智能化、多樣性以及原料跨界使用提供了基礎和研究保障。

1 原料與設備

1.1 原料

鎳鈦記憶合金絲(鎳和鈦各占50%)，直徑0.3mm；100%滌綸(100tex)，直徑0.3mm。

1.2 設備

SGA598型全自動劍桿織樣機，YG(B)461D-Ⅱ型數(shù)字式織物透氣量儀，YG(B)401D型全自動織物平磨儀，INSTRON3365萬能材料實驗機。

2 方法

2.1 面料織造

鎳鈦記憶合金絲面料的經紗為鎳鈦記憶合金絲與100%滌綸紗線，每25根經紗間隔一根鎳鈦記憶合金絲，緯紗為100%滌綸紗線，設計了5種紋板圖，分別為平紋、斜紋、緞紋、經重平和緯重平，采用順穿法來穿綜，綜頁為4頁。滌綸面料的經緯紗都為100%滌綸，紋板圖、穿綜圖等與鎳鈦記憶合金絲面料一致。

2.2 透氣實驗

適用于GB/T5453-97的標準，YG(B)461D-Ⅱ型數(shù)字式織物透氣量儀。實驗對象：第一組，五種不同紡織結構的鎳鈦記憶合金絲面料，分別為平紋、斜紋、緞紋、經重平以及緯重平，樣本規(guī)格為50cm2；第二組，五種不同紡織結構的滌綸面料，分別為平紋、斜紋、緞紋、經重平以及緯重平，規(guī)格50cm2。設置噴嘴號碼，壓強差為100Pa，實驗次數(shù)為10次，取平均值。

2.3 平磨實驗

依據GB/T 21196 標準第二部分，利用YG(B)401D型全自動織物平磨儀。實驗對象：第一組，五種不同紡織結構的鎳鈦記憶合金絲面料，分別為平紋、斜紋、緞紋、經重平以及緯重平，樣本規(guī)格為直徑20mm圓形織物；第二組，五種不同紡織結構的滌綸面料，分別為平紋、斜紋、緞紋、經重平以及緯重平，規(guī)格為直徑20mm圓形織物。以織物中至少兩根獨立的紗線完全斷裂來確定耐磨次數(shù)，實驗五次，取平均值。

由于監(jiān)察機關的取證行為是由調查人員做出，因此檢察機關和法院根據《刑事訴訟法》可以要求調查人員對自己取證行為的合法性進行證明，如果現(xiàn)有證據不能證明證據是以合法方法收集的，法院可以通知相關人員或其他人員出庭。相關人員需要對證據收集作證并說明情況，也需要回答控辯雙方的提問，接受質證。概言之，即使取證行為是合法的，但如果沒有錄音錄像等證據證明辦案人員合法取證，則不能使審判人員排除非法取證的可能性，根據《刑事訴訟法》及相關司法解釋，該證據不得作為定案根據。所以，重要取證過程中的錄音錄像在一定程度上為監(jiān)察機關自身提供了保護。

2.4 硬挺度實驗

依據ZBWO4003-87標準，YG(B)022D型自動織物硬挺度試驗儀。實驗對象：第一組，五種不同紡織結構的鎳鈦記憶合金絲面料，分別為平紋、斜紋、緞紋、經重平以及緯重平，樣本規(guī)格為25cm×2.5cm矩形織物；第二組，五種不同紡織結構的滌綸面料，分別為平紋、斜紋、緞紋、經重平以及緯重平，規(guī)格為25cm×2.5cm矩形織物。鎳鈦記憶合金絲面料的金屬絲在經向，實驗主要針對面料的經向硬挺度，每個試樣要檢測正反兩面，實驗10次取平均值。

2.5 斷裂拉伸實驗

依據GB/T3923.1-1997A，INSTRON3365萬能材料實驗機。實驗對象：第一組，五種不同紡織結構的鎳鈦記憶合金絲面料，分別為平紋、斜紋、緞紋、經重平以及緯重平，樣本規(guī)格為6cm×25cm矩形織物；第二組，五種不同紡織結構的滌綸面料，分別為平紋、斜紋、緞紋、經重平以及緯重平，規(guī)格為6cm×25cm矩形織物。實驗10次，取平均值記錄數(shù)據。

3 實驗及討論

成品規(guī)格：鎳鈦記憶合金絲面料幅寬20cm，面料厚度1mm，經紗密度210根/10cm，緯紗密度120根/10cm，面料硬挺，光澤度較好，面料手感干爽，經向韌性好，彈性好，不褶皺；滌綸面料面料幅寬20cm，面料厚度1mm，經紗密度230根/10cm，緯紗密度120根/10cm，面料較柔軟，手感厚實，較不易褶皺。

3.1 面料透氣性分析

測得鎳鈦記憶合金絲面料和滌綸面料的透氣率如表1。

表1 面料透氣率實驗數(shù)據

3.2 面料耐磨性分析

測得鎳鈦記憶合金絲面料和滌綸面料耐磨次數(shù)如表2。

表2 面料耐磨性實驗數(shù)據

根據表1數(shù)據對比，鎳鈦記憶合金絲面料的耐磨性能比滌綸面料好，兩種面料的耐磨性從大到小排列為緞紋、緯重平、平紋、經重平、斜紋。組織結構相同條件下，鎳鈦記憶合金絲面料在耐磨性上能夠優(yōu)越于滌綸面料，鎳鈦合金絲為一種金屬，其耐磨性能必然優(yōu)于纖維紗線，由于鎳鈦合金絲的耐磨性能強，同時鎳鈦合金絲表明光滑平整能夠減輕滌綸紗線的摩擦力度和接觸面，使面料整體耐磨擦力增強。同種面料，不同組織結構間耐磨性能不同的規(guī)律是一樣的，由于織物密度和經緯紗線交織沉浮規(guī)律的影響，本實驗面料由于紗線直徑相對比較大，使面料整體密度變大，緞紋經緯交織點最少，摩擦受力面平均，在相同條件作用下，能夠耐摩擦次數(shù)更多。

3.3 面料硬挺性分析

測得鎳鈦記憶合金絲面料和滌綸面料的抗彎長度和抗彎剛度如表3。

表3 面料抗彎實驗數(shù)據

根據表3可知，鎳鈦記憶合金絲面料的平均抗彎長度和抗彎剛度比滌綸面料要長要好，兩種面料的抗彎長度和抗彎剛度從大到小排列為平紋、斜紋、緯重平、經重平、緞紋。在紗線性狀上，紗線較粗時，織物硬挺性就好，反之，織物就較柔軟，鎳鈦記憶合金絲強力高，硬挺性好，直接影響鎳鈦記憶合金絲面料的硬挺性，導致鎳鈦合金記憶金絲面料比滌綸面料硬挺性好。在織物組織結構上，經緯紗線交織點越多，浮長越短，面料面料的凹凸就越多，經緯紗線間的位移可能性就越小，面料就越硬挺，平紋交織點最多，斜紋次之，緞紋最少，所以硬挺性呈現(xiàn)這種基本規(guī)律。

3.4 拉伸斷裂分析

測得鎳鈦記憶合金絲面料和滌綸面料的斷裂強力和斷裂伸長率表4。

表4 面料拉伸斷裂實驗數(shù)據

根據表4可知，鎳鈦記憶合金絲面料的斷裂強力比滌綸面料的斷裂強力大，鎳鈦記憶合金絲面料的斷裂伸長率比滌綸面料的伸長率低，兩種面料的斷裂強力從大到小排列為平紋、斜紋、緯重平、緞紋、經重平，兩種面料的斷裂伸長率從大到小排列為平紋、斜紋、緯重平、緞紋、經重平。鎳鈦記憶合金絲面料的斷裂強力比滌綸面料高，意味著鎳鈦記憶合金絲面料抵抗外力拉伸的最大承受度比滌綸面料好，鎳鈦記憶合金絲具有超強的韌性，較滌綸紗線，金屬絲能夠承受的外力作用更大，鎳鈦記憶合金絲面料是由鎳鈦記憶合金絲和滌綸紗線構成，在面料受到外力作用時，金屬絲能夠平均分擔所受的外力，減小面料中滌綸紗線受到力的作用，增加了整體面料的斷裂強力。不同組織結構間的斷裂強力變化，體現(xiàn)在織物結構對面料的斷裂強力的影響，平紋面料經緯紗線交織頻繁，浮點多，浮長短，使紗線相互之間的接觸面積和摩擦力相對較大，面料整體能夠接受的拉力變大，所以平紋斷裂強力最大，斜紋次之，兩個重平紋居中，紗線交織點最少的緞紋最小。滌綸面料的斷裂伸長率大于鎳鈦記憶合金絲面料，金屬絲的結構較紗線更為穩(wěn)定，在外力作用下，雖然不易被拉斷但是在被拉斷前被拉長的長度也是有限的，而滌綸紗線作為一種纖維紗線，其結構更為松散，能夠在外力作用下發(fā)生比金屬絲更長的長度變化，鎳鈦記憶合金絲面料在接受外力時，金屬絲直接決定了面料的伸長率。而滌綸面料就相對可以更長了。因此，鎳鈦記憶合金絲面料的斷裂強力比滌綸面料大，斷裂伸長率小于滌綸面料，鎳鈦記憶合金絲面料彈性較差，面料不易變形，不易被扯壞，而滌綸面料相對彈性較好，但是較鎳鈦記憶合金絲面料更容易變形。

4 結論

鎳鈦記憶合金絲面料的透氣性相對純滌綸面料要好，鎳鈦記憶合金絲面料的耐磨性能遠遠優(yōu)越于一般紗線面料，由于鎳鈦記憶合金絲超強的彈力和回復力，鎳鈦記憶合金絲面料的硬挺性比滌綸要大8～9倍，是一款硬挺度特別高的面料，鎳鈦記憶合金絲面料的斷裂強力大，比滌綸面料要高2倍左右，面料空間尺寸穩(wěn)定，不易變形，不易損壞，適合特種服裝對面料的特殊要求，鎳鈦記憶合金絲面料的伸長率很低，面料彈性較差，在服飾應用中對服裝設計和打板尺寸要求比較高。鎳鈦合金記憶金屬面料具有其記憶保型特有的特征的同時，面料透氣性良好，空間尺寸穩(wěn)定，具有多種優(yōu)點，能夠適應多樣服裝對面料的要求。鎳鈦合金記憶面料開發(fā)中，國內外已經成為了一種時尚和潮流，各式各樣的的鎳鈦合金記憶面料將會不斷被開發(fā)出來，不斷去滿足社會對服裝的各種需求。

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2017-04-06

TS101.92+3.9

A

1008-5580(2017)03-0041-04

作者：嚴濤海(1983-)，男，碩士，工程師，研究方向：紡織新產品開發(fā)。