紡織品的紅外輻射性及應用

紡織材料除了對紅外電磁波有選擇性吸收的特征之外，反射分布及吸收以后使電磁能轉變成熱能，以及在常溫下也有相當輻射（使熱能轉變成電磁能）等特征。
, l" |3 G2 H" ~# U" @: E6 Q" g1.紅外反射率
/ r. j8 j; Z! _  a6 Y; M* }織物紅外線反射率在不同角度方向的分布，與標準漫反射有一定差異。當法向入射（０°）時，在反射角３５°以內與余弦分布基本吻合，但在反射角３５°以上比余弦分布明顯偏離，如圖所示。

法向入射時織物紅外反射分布曲線

織物滌／棉（６５／３５）不同緯密形成不同單位面積質量、不同覆蓋系數及不同重疊層數對紅外反射率的影響如圖所示。
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織物單位面積質量Ｇ對紅外反射率αＲ的影響

織物覆蓋系數Ｅ對紅外反射率αＲ的影響

織物重疊層數ｎ對紅外反射率αＲ的影響

由于水對紅外波段的波有強吸收率，故織物回潮率對反射率有顯著影響，如圖所示。
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織物回潮率對紅外反射率的影響
# O/ T' }& o% j& U１—純棉的棉毛織物?。病呙芗兠奁郊y織物
! w7 g2 [. @4 B３—中密純棉平紋織物

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2.紅外輻射升溫
紅外電磁波被物質吸收后將轉變為物質分子的熱運動能，體現為物質的升溫（熱能）。對一批樣品測試結果見表，同一品種兩層織物疊置時，測兩層織物之間在入射功率為６５０Ｗ／ｍ２、主波長λｍ 為２．０４μｍ時，照射開始后２～７ｓ升溫速率，并計算織物吸收紅外輻射轉變熱能的效應。

滌／棉（６５／３５）織物（經密４４０根／１０ｃｍ）紅外輻射的吸收升溫

試樣序號	組織結構	單位面積質量（ｇ／ｃｍ２）	經緯紗線密度（ｔｅｘ）	緯紗密度（根／１０ｃｍ）	覆蓋系數Ｅ（％）	單層織物透射強度（Ｗ／ｍ２）	升溫速度（℃／ｓ）	能量吸收轉換率
１	平紋	８５．４７	１３．３×１３．３	１８０	７９．０	３７４	０．３２９１	１１．２５
２	平紋	９２．１０	１３．３×１３．３	２１０	８４．７	３６５	０．３０８０	１１．４１
３	平紋	９６．０８	１３．３×１３．３	２４０	８６．４	３５４	０．２９１４	１１．２０
４	平紋	１０１．６８	１３．３×１３．３	２７０	９０．１	３３７	０．２８６８	１１．６６
５	平紋	１０９．００	１３．３×１３．３	３３０	９４．７	３３２	０．２７６８	１２．０６
６	平紋	１１６．４２	１３．３×１３．３	３６０	９６．８	３１７	０．２７１６	１２．６５
７	斜紋	１９０．６６	２７．７×１０４．６	１８０	９８．０	２０５	０．１８２７	１５．２５
８	斜紋	２３０．７７	２７．７×１０４．６	２１０	９９．１	１８８	０．１８００	１６．６２
９	斜紋	２４２．２６	２７．７×１０４．６	２４０	１００．０	１７６	０．１７９０	１７．３５
１０	斜紋	２５０．２２	２７．７×１０４．６	２７０	１００．０	１７３	０．１７８４	１７．８６
１１	絮片	２５．００	—	—	—	４４８	０．３５８０	１０．７
[/tr]

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由于水在紅外波段有強吸收峰，故織物在不同回潮率時紅外射線吸收和升溫情形有明顯差別，一些實驗結果如圖所示。因此，紅外輻照也成為織物快速烘干的方法之一。但是用紅外輻照織物時，當織物中含有較多水分情況下，由于水分蒸發帶走水分子的蒸發潛熱，則織物溫度并不高（一般在７０℃左右）。

織物回潮率對紅外光吸收率的影響

織物回潮率Ｗ對紅外輻射升溫速率的影響

但當織物中水分減少時，織物將快速升溫，甚至碳化損壞，且它們的升溫典型曲線如圖所示。
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不同回潮率本白棉細布紅外輻照下升溫曲線
* w+ o: ?  c0 \$ f" k１—Ｗ＝１５３．６％?。病祝剑福梗埃玻ァ。场祝剑罚担叮保?br /> - h, T& }- {  ~; g' P  q４—兩層，Ｗ＝１８１．６０％?。怠龑?，Ｗ＝１８２．３７％

3.織物的紅外輻射
任何物質在溫度０Ｋ以上都具有輻射紅外電磁波的性能，將分子熱運動能轉換成電磁波輻射，且熱體的輻射服從普朗克（Ｐｌａｎｋ）定律。

式中：Ｅλ———在波長λ處的輻射強度，Ｗ／（ｃｍ２·μｍ）；
λ———波長，μｍ；
' c0 Y2 K2 M  i9 g! w; eＴ———熱體溫度，Ｋ。
: i1 p  s; L/ J  n5 U: H. P5 }' x9 A它的分布如下圖所示，其峰值即主波長是由上面方程式取一階導數為零（求極大值）的方程，即為維恩位移定律（Ｗｉｅｎ?ｓｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｌａｗ）。
9 \# K; @* P  B* ^# sλｍ·Ｔ＝２．８９７６×１０－３
式中：λｍ———主波長，μｍ；
  I( p, I% r6 g" `Ｔ———熱體溫度，Ｋ。

熱體輻射溫度隨波長的變化

4.應用
實際物質，對外來的電磁波有選擇性共振吸收性能，物質升溫后原子和分子熱振動加劇將發射（對外輻射）相同頻率（或波長）的熱輻射，但材料熱輻射能力比吸收能力（理論發射能力）要弱一些。減弱的程度一般稱為灰度。因此，不同的物質在相同溫度下雖然輻射波譜的主波長相同，但輻射強度有很大差異。某些金屬氧化物或碳化物陶瓷粉（如ＺｒＯ２、ＺｒＣ、ＭｇＯ等）具有較強的紅外輻射性能。近年發現近紅外輻射和中紅外輻射對人體皮膚有升溫作用，間接促使毛細血管動靜脈吻合松弛膨脹，加快血流微循環，有利于局部腫痛的散瘀消腫等病癥。這是紅外輻射紡織品的治療功能。