基于环状周期结构的纺织品、该纺织品的制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种基于环状周期结构的纺织品、该纺织品的制备方法及应用，该纺织品包括由导电区域和非导电区域构成的环状周期结构，所述环状周期结构由若干环状周期结构单元阵列排布，每一所述环状周期结构单元为正方形区域，内部设有正方形环状或圆形环状非导电结构；其中，所述非导电区域部分互不连通。本发明专利技术基于严格的理论计算、样品制备验证和精细的结构设计，提出基于简单环状周期结构、可选择性通过手机电磁信号、截止其它频率电磁波、易于制备的纺织品，并提出将该纺织品应用于服装、窗帘及墙体装饰织物等，满足特定人群、需要具有屏蔽防护性能的建筑物等对手机通信的需求，以及对其它电磁波可能导致的危险的有效防护。

【技术实现步骤摘要】
基于环状周期结构的纺织品、该纺织品的制备方法及应用
本专利技术是关于一种可选择性透过手机信号、截止其它频率电磁波的基于环状周期结构的纺织品、该纺织品的制备方法及该纺织品在服装、窗帘、墙体装饰物等的应用，涉及纺织品

技术介绍
实际生活中手机已经成为生活必须品。我国现有2G、3G、4G网络的联通、移动或电信手机，采用的通信频率在0.9～1.0GHz、1.8～2.0GH、2.3～2.6GHz这三个频率范围。除了手机通信频率外，还有各种不能预知、不同频率的电磁波充斥在生活空间，比如48.5～958MHz频率范围的电视频道、5.8GHz的无线局域网WLAN、以及其它频率段的电磁辐射，而这些电磁波或多或少会影响到生活或正常的通信需求。因此，开发一种可通过手机通信频率电磁波、截止其它频率电磁波的频率选择透通性纺织品，具有极大的潜在应用空间。比如需要穿着电磁屏蔽服装、安装了心脏起搏器的人群，需要具有屏蔽性能且不影响手机通信的窗帘及墙体等。现有电磁屏蔽织物，一般采用金属混纺纱线织成，或者在织物表面整体镀覆金属层获得，使得织物在规定的电磁波频率范围内，比如1～18GHz，具有符合需求的屏蔽效能，比如高于40dB。该类织物多通过直接反射电磁波实现屏蔽，需要具有一定的电导率，耗用一定量的金属纤维或具有一定的金属涂层厚度；同时，对于屏蔽波段内的电磁波，无论任何频率，一律反射。在电磁领域，频率选择表面作为可选择性通过某些频率电磁波、而截止另一些频率电磁波的结构，在通信、天线、雷达等诸多领域均得到了重要的应用，也是研究的热点。目前，频率选择表面多限于刚性材料，比如在刚性介质上进行金属贴片、或在金属板上周期性地开孔形成，具有质硬、加工困难、不易多层复合等缺点。施楣梧等人提出纺织品电磁学及电磁纺织品开发的研究思路，通过金属化织物技术，借鉴频率选择表面的周期结构，将诸如正方形、圆形、耶路撒冷子、偶极子等形状的金属导电或非导电介质部分，周期性阵列分布在介质织物或导电织物表面等，可实现纺织材料的频率选择性透通，并提出了粗略的加工制备方法。现有技术公开了电磁波频率选择透通纺织品及其制备方法，提出了大致的制备方法和可行的基本原理，但是对于频率选择表面的具体应用和设计原则等，是非常复杂的科学问题。针对特定频率和需求，为了成功开发出满足要求的产品，还需要仔细研究以下几个方面：(1)需要设计周期结构形状：常用的周期结构有四大类，包括环形、中心连接形、实心型、组合型等，不同结构形状需要采用不同的方法进行制备，并适合特定的用途，比如环形结构不适用于在导电基材上进行直接刻蚀，实心形结构不适合低频谐振点等。(2)需要计算周期结构尺寸。一方面，对于某一个特定频率，不同形状所对应的尺寸存在显著差异，从而影响实用性能；另一方面，周期结构的各结构尺寸对应不同的含义，不能随意选取，部分尺寸过大会导致栅瓣，过小导致加工困难等。(3)需要考虑导电基材和非导电基材。基地材料的不同，导电部分电导率的差异均会导致谐振频率的差异。(4)必要的仿真理论计算和实际经验的结合。由于结构、尺寸和基材的组合千变万化，为了开发合适的、具有特定谐振频点的材料，在已知的经验基础上、结合必要的理论计算是必不可少的。显然，对于特定频率的选择性透通，需要基于严格的理论计算和实验验证，并选择合适的周期结构、具有较为精确的周期结构尺寸和分布、配套适合的特定制备方法；且在应用方面，为了保证结构的周期性和平面性，有些特殊要求。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种不仅可选择性透过手机信号、截止其它频率电磁波，还具有更好的透气性和舒适性的基于环状周期结构的纺织品、该纺织品的制备方法及应用。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种基于环状周期结构的纺织品，用于可选择性透过手机信号、截止其它频率电磁波，其特征在于，该纺织品包括由导电区域和非导电区域构成的环状周期结构；所述非导电区域互不连通，所述非导电区域采用正方形环状非导电结构或圆形环状非导电结构，与相应的导电结构一起构成正方形环状周期结构单元或圆形环状周期结构单元；每一所述正方形环状周期结构单元为边长为D的正方形区域，所述正方形区域内部设置有外环边长为d、内环边长为d-2a的正方形环状非导电结构，所述正方形区域内除去所述正方形环状非导电结构余下部分为导电结构，其中，D为30～48mm，d为29～45mm，所述正方形环状非导电结构的宽度a为0.5～2mm，若干个所述正方形环状周期结构单元阵列排布形成所述正方形环状周期结构；每一所述圆形环状周期结构单元为边长为D的正方形区域，所述正方形区域内设置有外径为d、内径为d-2a的圆形环状非导电结构，所述正方形区域内除去所述圆形环状非导电结构余下部分为导电结构，其中，D为33～50mm，d为32～48mm，所述圆形环状非导电结构的宽度a为0.5～2mm，若干个所述圆形环状周期结构单元阵列排布形成圆形环状周期结构。进一步地，所述导电区域均为转印、涂层或镀覆的金属层，所述金属层包括银、铜、锌、铝、铁镍和铜镍复合一种或多种金属的复合涂层或镀层；或所述金属层采用金属或金属化纤维纱线织造而成。进一步地，所述导电区域的电导率不低于104S/m。进一步地，所述非导电区域采用常规纺织品，即所述常规纺织品由棉、麻、毛、真丝各类天然纤维所构成的各类纺织品，或者由涤纶、锦纶、晴纶、丙纶或维纶构成的各类纺织品，或者由UHMWPE、芳纶或聚酰亚胺所构成的各类纺织品；或者由前述各类纤维的混纺或交织纺织品。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种基于环状周期结构的纺织品的制备方法，其特征在于包括以下内容：在常规纺织品基体上，采用烫金纸烫金、局部化学镀或磁控溅射、导电涂料印花方式，根据选择的环状周期结构及尺寸要求，将环状周期结构的导电区域涂敷在纺织品基体上，形成具有特定的导电区域和非导电区域的环状周期结构单元，并将环状周期结构单元阵列排布成全幅织物，制备得到由导电区域和非导电区域构成的环状周期结构且具有通过手机电磁信号、截止其它频率电磁波的纺织品。进一步地，所述烫金纸烫金是指将正方形环状周期结构或圆形环状周期结构作为花型，在烫金机压辊上刻制出结构花型，通过凹版印花方式将烫金纸上固化的烫金浆转印至纺织品基体上；或者根据环状周期结构花型，制作网版，将烫金浆网印制至常规纺织品基体上。进一步地，所述局部化学镀或磁控溅射是指根据将正方形环状周期结构或圆形环状周期结构及尺寸要求，将织物基体上的非导电区域进行掩膜，然后进行化学镀或磁控溅射获得导电区域，由此获得了由导电和非导电区域构成的环状周期结构且具有频率选择透通性的纺织品。进一步地，所述导电涂料印花是指根据将正方形环状周期结构或圆形环状周期结构及尺寸要求，设计圆网或平网印花花辊，将含有铜粉、银粉、铝粉或铜包银粉等导电粉体涂料，印制到纺织品基体上，由此获得由导电和非导电区域构成的环状周期结构且具有频率选择透通性的纺织品。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种基于环状周期结构的纺织品的应用，其特征在于：当所述纺织品应用于服装时，将该纺织品按照服装尺寸要求，裁剪成片，缝制成服装，至少要保证一个完整的后背片和门襟重合的前片，沿最短尺寸的一个方形包含的环状周期结构单元的数量不低于10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于环状周期结构的纺织品，用于可选择性透过手机信号、截止其它频率电磁波，其特征在于，该纺织品包括由导电区域和非导电区域构成的环状周期结构；所述非导电区域互不连通，所述非导电区域采用正方形环状非导电结构或圆形环状非导电结构，与相应的导电结构一起构成正方形环状周期结构单元或圆形环状周期结构单元；每一所述正方形环状周期结构单元为边长为D的正方形区域，所述正方形区域内部设置有外环边长为d、内环边长为d‑2a的正方形环状非导电结构，所述正方形区域内除去所述正方形环状非导电结构余下部分为导电结构，其中，D为30～48mm，d为29～45mm，所述正方形环状非导电结构的宽度a为0.5～2mm，若干个所述正方形环状周期结构单元阵列排布形成正方形环状周期结构；每一所述圆形环状周期结构单元为边长为D的正方形区域，所述正方形区域内设置有外径为d、内径为d‑2a的圆形环状非导电结构，所述正方形区域内除去所述圆形环状非导电结构余下部分为导电结构，其中，D为33～50mm，d为32～48mm，所述圆形环状非导电结构的宽度a为0.5～2mm，若干个所述圆形环状周期结构单元阵列排布圆形环状周期结构。

【技术特征摘要】
1.一种基于环状周期结构的纺织品，用于可选择性透过手机信号、截止其它频率电磁波，其特征在于，该纺织品包括由导电区域和非导电区域构成的环状周期结构；所述非导电区域互不连通，所述非导电区域采用正方形环状非导电结构或圆形环状非导电结构，与相应的导电结构一起构成正方形环状周期结构单元或圆形环状周期结构单元；每一所述正方形环状周期结构单元为边长为D的正方形区域，所述正方形区域内部设置有外环边长为d、内环边长为d-2a的正方形环状非导电结构，所述正方形区域内除去所述正方形环状非导电结构余下部分为导电结构，其中，D为30～48mm，d为29～45mm，所述正方形环状非导电结构的宽度a为0.5～2mm，若干个所述正方形环状周期结构单元阵列排布形成正方形环状周期结构；每一所述圆形环状周期结构单元为边长为D的正方形区域，所述正方形区域内设置有外径为d、内径为d-2a的圆形环状非导电结构，所述正方形区域内除去所述圆形环状非导电结构余下部分为导电结构，其中，D为33～50mm，d为32～48mm，所述圆形环状非导电结构的宽度a为0.5～2mm，若干个所述圆形环状周期结构单元阵列排布圆形环状周期结构。2.如权利要求1所述的基于环状周期结构的纺织品，其特征在于，所述导电区域均为转印、涂层或镀覆的金属层，所述金属层包括银、铜、锌、铝、铁镍和铜镍复合一种或多种金属的复合涂层或镀层；或所述金属层采用金属或金属化纤维纱线织造而成。3.如权利要求1所述的基于环状周期结构的纺织品，其特征在于，所述导电区域的电导率不低于104S/m。4.如权利要求1所述的基于环状周期结构的纺织品，其特征在于，所述非导电区域采用常规纺织品，即所述常规纺织品由棉、麻、毛、真丝各类天然纤维所构成的各类纺织品，或者由涤纶、锦纶、晴纶、丙纶或维纶构成的各类纺织品，或者由UHMWPE、芳纶或聚酰亚胺所构成的各类纺织品；或者由前述各类纤维的混纺或交织纺织品。5.一种基于环状周期结构的纺织品的制备方法，其特征在于包括以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚静，肖红，施楣梧，徐超，蒋春燕，
申请(专利权)人：北京吉克防护科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11