Selected Topics in Fibrous Materials Science
Loading...
Date
2022-09-05
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Tato kniha je již šestou částí seriálu odborných publikací o vybraných výsledcích aktivit skupiny pracovníků TUL zaměřených v širším kontextu na problematiku materiálového inženýrství vlákenných materiálů.
Jsou zahrnuty současné trendy zpracování, mikrostruktury a vlastností materiálů ve vláknité formě s širokým uplatněním pro textilně orientované a technicky orientované výrobky. Důraz je kladen na popis fyzikální a chemické podstaty dějů popisujících chování a vlastnosti zkoumaných materiálů. V kapitolách popisujících stav a očekávané trendy ve vybraných oblastech jsou sumarizovány nejen publikované práce ale také vlastní výsledky a kritické zhodnocení a zobecnění základních poznatků. Většina kapitol obsahuje původní výsledky získané touto skupinou v posledních letech. Kromě přípravy materiálů s novými efekty je pozornost zaměřena na vývoj nových testovacích principů, konstrukci přístrojů metrologické poznatky. Výzkumné aktivity se týkají všech druhů vláken se zřetelným posunem k syntetickým a speciálním vláknům pro jiné než oděvní aplikace. To odpovídá současnému trendu rozvoje v oblasti vysoce výkonných vláken, hlavně pro použití jako výztuže v různých kompozitních materiálech a funkčních vláknech pro smart textilie.
Oblast vlákenných materiálů zahrnutá v této knize je skutečně velmi rozsáhlá. Komprimovat základní dostupné informace na přiměřeném prostoru byl tedy obtížný úkol. Cílem při psaní této knihy bylo poskytnout široké pokrytí této oblasti, aby byla kniha vhodná pro každého, kdo se obecně zajímá o vláknité materiály a jejich aplikace pro různé účely. Autoři poskytli dostatek kritických odkazů na původní literaturu a přehledové články, aby nasměrovali čtenáře se zvláštním zájmem o jakoukoli konkrétní oblast.
Vláknité materiály jsou pro současnou společnost a společnost budoucnosti velmi důležité, protože nabízejí efektivní řešení řady praktických problémů pomocí odlehčených, porézních a flexibilních materiálů. Příklady zahrnují elektrickou vodivost, EMI stínění, optickou propustnost, pevnost a houževnatost, nehořlavost atd. Všechny tyto funkční soft materiály souvisejí s vnitřní strukturou a makro strukturou vláknitých materiálů. Strukturní vlastnosti materiálů zahrnují jejich chemické složení, lokální konfigurace polymerních řetězců a jejich uspořádání do mikrostruktur. Nauka o vláknitých materiálech je tedy široký vědecky zaměřený obor a lze jej považovat za interdisciplinární oblast. Zahrnuje studium struktury a vlastností vláknitého materiálu, vytváření nových typů materiálů a návrh vlastností materiálu tak, aby vyhovovaly potřebám konkrétních aplikací.
Základem metodologie vývoje funkčních vláknitých materiálů je kombinace vláken a jejich povrchových modifikací, úprav a případně kombinace různých fází ve vícesložkovém vláknitém systému pro docílení požadovaných efektů. Důležitou součástí jsou fyzikální vlastnosti vláknitých materiálů, které obvykle hrají důležitou roli při výběru materiálu pro konkrétní aplikaci. Jsou zahrnuty také metody návrhu, modelování, simulace, predikce, hodnocení, zpracování a výroby. Výzkum v této oblasti využívá řady pokročilých metod charakterizace materiálů jako jsou speciální mikroskopie, dynamické mechanické analýzy, optoelektronická měření, termogravimetrické analýzy, FTIR atd. Přispěvatelé kapitol v této knize mají řadu speciálních znalostí v rámci pokročilého využití vláknitých materiálech. Proto je tato kniha částečně interdisciplinárně zaměřena také na unikátní zvláštnosti textilních materiálů.
Tato kniha je určena zejména pro čtenáře se zkušenostmi z materiálových věd, aplikovaných věd a produktového inženýrství obecně a speciálně textilního oboru. Autoři a editoři věří, že kniha bude zajímavá také pro vysokoškolské studenty, učitele a výzkumníky, kteří se zajímají o oblasti vědy o vláknitých materiálech, inženýrství a technologie a konkrétně o pokročilé materiály, polymerní kompozity, nanomateriály, biomateriály a funkční materiály. Vzhledem k tomu, že se zabývá mnoha základními pojmy, které jsou předmětem zájmu v příslušných oblastech, lze tuto knihu použít také jako základ pro studium materiálových věd a inženýrství. Kniha se skládá ze tří hlavních částí orientovaných na technické vláknité materiály, funkční vláknité materiály a kompozita.
Autoři jednotlivých kapitol jsou výzkumníci, doktorandi převážně z katedry materiálového inženýrství Fakulty textilní Technické univerzity v Liberci. Témata zahrnutá v knize popisují nejnovější širší nebo obecné poznatky ve specifických oblastech souvisejících s využitím vláknitých materiálů. Zároveň existuje dostatek podkladů o předchozím výzkumu v této oblasti jinými výzkumníky z celého světa. Primární zaměření se týká navrhování materiálů na molekulární úrovni pro dosažení žádoucích vlastností a aplikací na makroskopické úrovni. S tímto širokým zaměřením se výzkum pohybuje od základního vědeckého zkoumání interakcí, vlastností a sestavování takových molekulárních složek až po aplikované inženýrské úsilí, které převádí tyto základní informace do futuristického technologického pokroku. Velká část výsledků výzkumu je vysoce interdisciplinární a je určena pro různé specialisty v chemii, biochemii, materiálových vědách, strojírenství, biologii a medicíně.
This book is the sixth part of a series of professional publications on selected results of the activities of the TUL group of researchers focused in a broader context on the issue of materials engineering of fibrous materials. Current trends in processing, microstructure and properties of materials in fibrous form with wide application for textile-oriented and technically oriented products are included. Emphasis is placed on the description of the physical and chemical nature of the processes describing the behavior and properties of the investigated materials. The chapters describing the state and expected trends in selected areas summarize not only the published works but also the results themselves and the critical evaluation and generalization of basic knowledge. Most chapters contain the original results obtained by this group in recent years. In addition to the preparation of materials with new effects, attention is focused on the development of new testing principles, the construction special devices and metrological aspects. Research activities cover all types of fibers with a clear shift towards synthetic and specialty fibers for non-clothing applications. This is in line with the current development trend in the field of high-performance fibers, mainly for use as reinforcement in various composite materials and functional fibers for smart textiles. The area of fibrous materials covered in this book is indeed very large. Compressing the basic available information in a reasonable space was therefore a difficult task. The goal in writing this book was to provide broad area of different results so that the book is suitable for anyone who is generally interested in fibrous materials and their applications for various purposes. The authors provided enough critical references to the original literature and review articles to guide readers with a particular interest in any particular area. Fibrous materials are very important for today's society and the society of the future, as they offer effective solutions to a number of practical problems using lightweight, porous and flexible materials. Examples include electrical conductivity, EMI shielding, optical transmittance, strength and toughness, non-flammability, etc. All of these functional soft materials are related to the internal structure and macro structure of fibrous materials. The structural properties of materials include their chemical composition, local configurations of polymer chains and their arrangement into microstructures. The science of fibrous materials is therefore a broad area and can be considered an interdisciplinary field. It includes the study of the structure and properties of fibrous material, the creation of new types of materials and the design of material properties to suit the needs of specific applications. The basis of the methodology of development of functional fibrous materials is a combination of fibers and their surface modifications, coatings and possibly a combination of different phases in a multicomponent fibrous system to achieve the desired effects. An important part are the physical properties of fibrous materials, which usually play an important role in selecting a material for a particular application. Methods of design, modeling, simulation, prediction, evaluation, processing and production are also included. Research in this area uses a number of advanced methods of material characterization such as special microscopy, dynamic mechanical analysis, optoelectronic measurements, thermogravimetric analysis, FTIR, etc. Contributors of the chapters in this book have a number of special knowledges in the advanced use of fibrous materials. Therefore, this book is partly interdisciplinary and also focused on the unique peculiarities of textile materials. This book is intended primarily for readers with experience in materials science, applied sciences, and product engineering in general and the textile industry in particular. The authors and editors believe that the book will also be of interest to university students, teachers and researchers who are interested in the fields of fibrous materials science, engineering and technology, and specifically in advanced materials, polymer composites, nanomaterials, biomaterials and functional materials. As it deals with many basic concepts that are of interest in their respective fields, this book can also be used as a basis for the study of materials science and engineering. The book consists of three main parts focused on technical fibrous materials, functional fibrous materials and composites. The authors of the individual chapters are researchers and doctoral students mainly from the Department of Materials Engineering, Faculty of Textiles, Technical University of Liberec. The topics covered in the book describe the latest broader or general knowledge in specific areas related to the use of fibrous materials. At the same time, there is ample evidence of previous research in this area by other researchers from around the world. The primary focus is on designing materials at the molecular level to achieve desirable properties and applications at the macroscopic level. With this broad focus, research ranges from basic scientific research into the interactions, properties, and assembly of such molecular components to applied engineering efforts that translate this basic information into futuristic technological advances. Much of the research results are highly interdisciplinary and are intended for various specialists in chemistry, biochemistry, materials science, engineering, biology and medicine.
This book is the sixth part of a series of professional publications on selected results of the activities of the TUL group of researchers focused in a broader context on the issue of materials engineering of fibrous materials. Current trends in processing, microstructure and properties of materials in fibrous form with wide application for textile-oriented and technically oriented products are included. Emphasis is placed on the description of the physical and chemical nature of the processes describing the behavior and properties of the investigated materials. The chapters describing the state and expected trends in selected areas summarize not only the published works but also the results themselves and the critical evaluation and generalization of basic knowledge. Most chapters contain the original results obtained by this group in recent years. In addition to the preparation of materials with new effects, attention is focused on the development of new testing principles, the construction special devices and metrological aspects. Research activities cover all types of fibers with a clear shift towards synthetic and specialty fibers for non-clothing applications. This is in line with the current development trend in the field of high-performance fibers, mainly for use as reinforcement in various composite materials and functional fibers for smart textiles. The area of fibrous materials covered in this book is indeed very large. Compressing the basic available information in a reasonable space was therefore a difficult task. The goal in writing this book was to provide broad area of different results so that the book is suitable for anyone who is generally interested in fibrous materials and their applications for various purposes. The authors provided enough critical references to the original literature and review articles to guide readers with a particular interest in any particular area. Fibrous materials are very important for today's society and the society of the future, as they offer effective solutions to a number of practical problems using lightweight, porous and flexible materials. Examples include electrical conductivity, EMI shielding, optical transmittance, strength and toughness, non-flammability, etc. All of these functional soft materials are related to the internal structure and macro structure of fibrous materials. The structural properties of materials include their chemical composition, local configurations of polymer chains and their arrangement into microstructures. The science of fibrous materials is therefore a broad area and can be considered an interdisciplinary field. It includes the study of the structure and properties of fibrous material, the creation of new types of materials and the design of material properties to suit the needs of specific applications. The basis of the methodology of development of functional fibrous materials is a combination of fibers and their surface modifications, coatings and possibly a combination of different phases in a multicomponent fibrous system to achieve the desired effects. An important part are the physical properties of fibrous materials, which usually play an important role in selecting a material for a particular application. Methods of design, modeling, simulation, prediction, evaluation, processing and production are also included. Research in this area uses a number of advanced methods of material characterization such as special microscopy, dynamic mechanical analysis, optoelectronic measurements, thermogravimetric analysis, FTIR, etc. Contributors of the chapters in this book have a number of special knowledges in the advanced use of fibrous materials. Therefore, this book is partly interdisciplinary and also focused on the unique peculiarities of textile materials. This book is intended primarily for readers with experience in materials science, applied sciences, and product engineering in general and the textile industry in particular. The authors and editors believe that the book will also be of interest to university students, teachers and researchers who are interested in the fields of fibrous materials science, engineering and technology, and specifically in advanced materials, polymer composites, nanomaterials, biomaterials and functional materials. As it deals with many basic concepts that are of interest in their respective fields, this book can also be used as a basis for the study of materials science and engineering. The book consists of three main parts focused on technical fibrous materials, functional fibrous materials and composites. The authors of the individual chapters are researchers and doctoral students mainly from the Department of Materials Engineering, Faculty of Textiles, Technical University of Liberec. The topics covered in the book describe the latest broader or general knowledge in specific areas related to the use of fibrous materials. At the same time, there is ample evidence of previous research in this area by other researchers from around the world. The primary focus is on designing materials at the molecular level to achieve desirable properties and applications at the macroscopic level. With this broad focus, research ranges from basic scientific research into the interactions, properties, and assembly of such molecular components to applied engineering efforts that translate this basic information into futuristic technological advances. Much of the research results are highly interdisciplinary and are intended for various specialists in chemistry, biochemistry, materials science, engineering, biology and medicine.