[发明专利]一种含有液体金属的复合型面料

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合型面料，特别涉及一种含有液体金属的复合型面料，即含有室温下呈液体状态的金属流体的面料，该面料相对于传统面料在其热学、相变、电学以及生物学特性上均得到了显著的改变。 

背景技术

服装，早在人类社会发展的初期便已出现，它对人体起保护作用，是一种带有工艺性的生活必需品，且一定程度上是反映国家、民族和时代的政治经济、科学文化、教育水平以及社会风尚面貌的重要标志。随着技术的发展、文化的进步以及对健康需求的提高，人们对于服装已不仅仅满足于保暖舒适和美观挺括，而是提出了更多的要求。由此，服装及其衍生品已经经历了从保守到开放、从开放到实用、又正在经历从实用到科学技术全面融入且功能不断提升的发展过程。为了拓展服装的功能，作为服装的基本构成元素——面料，对其功能性的追求业已蔚然成风且在国内外得到了蓬勃的发展。据报道，纺织品中功能性产品所占的比重，在日本已高达39％，在欧洲与美国分别为21％和28％。而功能性纤维在医用领域的应用成长最快，1992至1997年，世界销售额年增长率为6-10％，1997年达1370亿美元，2000年达到了2000亿美元，美国这类产品2000年的销售收入达到了760亿美元，比1990年增长2.4倍。 

当大量新技术和新工艺被用于服装面料上后，各种各样的功能性纤维及面料就应运而生了。功能性面料的分类方式有很多种，以市场开拓的典型面料为例，从面料功能设计和技术发展的角度出发，大致可分为：防寒保暖型面料、高弹性面料、干爽透气性面料、抗菌防护面料、阻燃面料、抗静电防辐射面料等等。其中防寒保暖型面料最先兴起，其功能的实现主要依靠吸收环境热辐射、降低热传导、减弱对流换热来维持人体的热平衡。进一步的科研成果在织物纤维中加入了相变材料(PCM)，在气温变化时，以吸收或释放相变潜热来缓冲过冷和过热，使人体保持在舒适的温度范围。随后，弹力面料的出现对休闲服装的流行以及运动服装的升级功不可没，至今受到市场强烈追捧。随着全球气候环境复杂性的提升，人们的自我防护 意识愈加强烈。干爽透气性面料通过选用独特吸湿性、导湿性和放湿性的纤维，改变织物的纺织结构从而实现不粘、不湿、且舒适的触感，它是人们追求舒适性适应气候变化的产物；抗菌防护面料包含抑菌、抗菌和隔离防护的功能，在经历了SARS疫情后，它得到了进一步的开拓，抗菌纤维的广泛使用使抗菌纺织品的发展进入一个新的阶段。阻燃面料、抗静电防辐射面料同样能在生产生活过程中为人们提供可靠有效的防护与保障。 

液体金属是熔点不超过铝熔融温度(660.37℃)的十七种金属的总称。这十七种金属分别是汞、铯、镓、铷、钾、钠、铟、锂、锡、铋、铊、镉、铅、锌、锑、镁、铝。另外，还有许多合金以及上述金属的合金在室温甚至在更低的温度时也为液态，如钠钾合金的熔点只有-12.5℃。液体金属中，熔点相对较低的有汞、镓、钠、钾等，其中除汞具有毒性且导热率较低外，其他如镓、钠、钾及其合金等，一般都具有较高的热导系数、较低的粘度以及良好的比热和稳定性，可用作热传导剂和热处理剂。中国科学院理化技术研究所刘静等于2002年首次提出一种以低熔点金属或其合金作为流动工质的计算机芯片冷却方法。该方法利用银白色且柔软的镓或镓的合金作为流动工质，在动力驱动装置电磁泵的作用下将计算机芯片表面所释放的热量运送至远端散热器，并最终消散在环境中。该技术的关键之处在于引入了概念崭新且性能优越的冷却工质，此类工质拥有卓越的导热率、良好的导电性、较高的沸点、极低的蒸汽压以及良好的比热和稳定性。随后，该项技术被成功应用于一系列释放高热量密度的场合，这是传统技术与散热工质很难实现的。 

另外，来自Washington大学的科学家发现，通过干扰细菌的营养物质，镓能杀死小鼠体内的细菌。研究者表示：铁对于细菌的生长很重要，而且也使它们具备了形成生物膜的能力。当利用这种和铁非常类似的金属——镓时，能够阻止细菌生物膜的形成，从而有效的达到杀菌效果。而且在铁浓度较低的环境下，其作用更加明显。镓还对于某些抗药性很强的细菌引起的慢性感染有效。由此，在针对细菌抗药性越来越强，而且现有的抗生素对于慢性感染效果不佳的现状，依靠人体自身的内在防御机制，利用镓进行杀菌的方法是一种崭新的治疗细菌感染的有效方法。 

由此，根据人们对面料越来越多的需求以及低熔点液体金属独特的属性，本发明从全新的角度提出了一种复合型面料，及借助于在室温下呈液体状态的金属流体来提升面料在热学、相变、电学以及生物学上的特性。此种面料功能全面，性能独特，可在一定程度上拓展功能性面料的应用场合。 

发明内容