Ledande garnär ett vanligt-textilgarn med en extraordinär egenskap: det leder elektricitet. Detta till synes enkla tillägg - som gör ett textilmaterial elektriskt ledande - öppnar upp för en rad tillämpningar som var tekniskt omöjliga med konventionellt garn: plagg som övervakar vitala tecken, värmeelement invävda i tyg, antistatiska arbetskläder som förhindrar uppbyggnad av laddning, textilier som överför datasignaler och interaktiva ytor som reagerar på beröring. När elektronikindustrin letar efter sätt att integrera funktionalitet i formfaktorn för kläder och mjuka varor, är ledande garn det grundläggande möjliggörande materialet som gör det textila-elektroniska gränssnittet möjligt.
Att förstå de olika typerna av ledande garn, vad deras elektriska egenskaper faktiskt är, hur dessa egenskaper mäts och specificeras, och vad som bestämmer prestanda i specifika applikationer är avgörande för alla som köper ledande garn för funktionell textilutveckling.
Kol Ledande garn
Kolfiber eller kol-belastat polymerfibergarn ger måttlig elektrisk ledningsförmåga - högre motstånd än metall-baserade konstruktioner men med specifika fördelar: utmärkt termisk stabilitet, bra kemisk beständighet och lättare vikt per längdenhet än metall-innehållande konstruktioner. Kol-baserat ledande garn används i uppvärmningsapplikationer där den resistiva uppvärmningen är jämnt fördelad genom textilen, i hög-temperaturmiljöer där metall-baserade konstruktioner skulle oxidera, och i tillämpningar där den elektromagnetiska signaturen hos garnet har betydelse (kolreflekterar radar vid andra försvarsfrekvenser, vilket är relevant för metalliska försvarsfrekvenser).
Fibergarn i rostfritt stål
Konduktivt garn av rostfritt stål blandar eller omsluter fina -diameter av rostfria stålfilament (vanligtvis 4–22 µm i diameter, ibland så fina som 1–3 µm) med vanliga textilfibrer. De rostfria stålfibrerna bildar ett distribuerat ledande nätverk genom garnets-tvärsnitt, vilket ger både mekanisk kontinuitet och elektrisk anslutning. Resistansen hos fibergarn av rostfritt stål är högre än silver- eller kopparbaserade-konstruktioner (rostfritt ståls elektriska resistivitet är ungefär 7 × 10⁻⁷ Ω·m, mot 1,6 × 10⁻⁸ Ω·m för koppar), men dess fysiska egenskaper {{13} var standardegenskaper, textkompatibilitet, processkompatibilitet, abra. korrosion under omgivande förhållanden - gör det till en av de mest praktiskt använda ledande garntyperna i kommersiella applikationer.
Fibergarn av rostfritt stål är standardspecifikationen för antistatiska textilier i elektroniktillverkningsmiljöer, kemisk bearbetning och andra industrier där elektrostatisk urladdning (ESD) är en säkerhets- eller kvalitetsrisk. Garnets motstånd är tillräckligt lågt för att ge en urladdningsbana för statiska laddningar utan att vara tillräckligt låg för att skapa elektriska säkerhetsrisker. Det används också i elektromagnetiska skärmningstyger, tryck-avkännande textilier och värmeelement i textilform där motståndsuppvärmning krävs.
Silver-belagt garn
Silver-belagt ledande garn applicerar en kontinuerlig metallisk silverbeläggning på ytan av basfibrer -, typiskt nylon- eller polyesterfilamentgarn - genom strömlös plätering eller fysisk ångavsättning. Silvers extremt höga elektriska ledningsförmåga (den högsta av alla metaller vid rumstemperatur) ger garn med mycket låg resistans per längdenhet - vanligtvis 100–500 Ω/m för kommersiellt silver-belagt garn, jämfört med 1 000–10 000 Ω/m eller mer för blandningar av rostfritt stål. Detta låga motstånd per längdenhet gör silver-belagt garn till det föredragna valet för applikationer som kräver effektiv signalöverföring, låga-elektriska vägar i bärbar elektronik och elektromagnetisk skärmning där hög skärmningseffektivitet kräver lågt ytmotstånd.
Den primära begränsningen för silver-belagt garn är hållbarhet: silverbeläggningen, även om den är väl-vidhäftad i moderna pläterade konstruktioner, kan utveckla motståndsökning med upprepad böjning och tvättning när beläggningen utvecklar mikro-sprickor och oxiderar. Den initiala motståndskraften hos silverbelagt garn av-kvalitet- är utmärkt; stabiliteten för det motståndet genom ett plaggs livslängd - inklusive flera tvättcykler, strykning och ihållande mekanisk böjning - är mer varierande och beror på beläggningens tjocklek, vidhäftningskemi och de mekaniska kraven för slutanvändningen. För applikationer där lång-resistensstabilitet är kritisk (implanterbar elektronik, medicinsk övervakningsplagg), måste tvätt- och slitstyrkan hos silverbeläggningen karakteriseras snarare än antas från initiala motståndsmätningar.
Koppar-baserat ledande garn
Koppar har något högre elektrisk ledningsförmåga än silver per volymenhet och betydligt lägre kostnad. Koppar-baserat ledande garn används där mycket lågt motstånd krävs, och kostnaden är en begränsning - signalbussning i bärbar elektronik, resistiva värmeelement i elektriskt uppvärmda plagg och elektriska kontakter integrerade i textilstrukturer. Koppar oxiderar lätt i omgivande luft, vilket successivt ökar ytmotståndet och skapar problem med tillförlitligheten i-långsiktiga tillämpningar; koppar-baserat garn är ofta förtent (tenn-belagt) eller silver-pläterat för att lösa detta, vilket ökar kostnaden och delvis uppväger materialkostnadsfördelen jämfört med silver-belagda alternativ.
