【纺织原料】光致变色纤维

1. 什么是光致变色纤维

光致变色纤维是随外界光照等因素可逆变色的纤维，是一种通过光敏物质在光照下发生分子结构或电子状态变化，从而产生可逆颜色变化的特种功能纤维。其制备方法包括熔融纺丝、湿法纺丝、热拉制工艺等，涉及有机化合物（如螺吡喃类）及无机材料（如氧化钨）的应用。该纤维在100℃以下保持稳定，耐酸碱性能优异，可通过紫外线或红外线触发变色循环。应用领域涵盖防伪材料、智能纺织品、军事伪装等领域，其中2024年研发的多色光致变色纤维已实现全纤维均匀发光与广色域调控。

2. 定义与变色机理

(1) 光致变色纤维的核心特征是含有光敏物质，在紫外或可见光照射下发生可逆性颜色变化。其机理分为两类：

(2) 有机材料（如螺吡喃衍生物）通过光诱导分子异构化改变吸收光谱，如紫外光激发时形成荧光结构；

(3) 无机材料（如氧化钨纳米片）在光照下发生电子跃迁，导致晶格变形和颜色改变，红外加热可复原。

3. 技术发展历程

1989年日本松井色素化学工业率先实现光致变色复合纤维商业化，产品在阳光下显深绿色。2006年全球纺织网记载的溶液纺丝法，采用丙烯腈共聚物体系制得阳光显色纤维，开启大规模生产先河。2018年苏州大学突破氧化钨纳米片与PVA复合纺丝技术，推动无机光敏材料应用。

4. 主要制备工艺

4.1熔融纺丝法

将光致变色化合物与聚酯、聚丙烯等聚合物共混，通过240℃（聚酯）或220℃（聚丙烯）纺丝温度成型，需添加降温母粒保护荧光性能。

4.2湿法纺丝法

适用于聚丙烯腈纤维，将光敏剂溶解于纺丝液中成形，苏州大学研究团队通过此法制备出氧化钨复合长丝，力学强度达12N。

4.3热拉制工艺

2024年南京大学团队开发多材料预制棒热拉制技术，通过调控RGB荧光材料包层尺寸（优化至微米级），实现单纤色度坐标覆盖(0.186,0.128)-(0.496,0.304) 。

5. 关键性能参数

(1) 耐热性：100℃处理30分钟后荧光强度下降率＜5%，120℃时骤降至初始值的30%。

(2) 耐洗性：45分钟洗涤后荧光强度保留率82%，后续50次洗涤仅再下降8%。

(3) 循环稳定性：氧化钨涂层纱线经50次紫外-红外循环后，反射光谱恢复率＞95%。

6. 应用领域拓展

5.1防伪技术

将0.5-2mm长的光致变色涤纶纤维掺入纸浆，制成紫外光下显蓝色、移除后恢复白色的防伪纸张，用于护照、支票等特种印刷品。

5.2智能纺织品

2024年研发的多色光致变色纤维，通过热拉制法实现可大规模制备，结合电容感知纱线系统可编织入衣物，实现手势识别与环境交互功能，已应用于汽车内饰动态图案显示 。

5.3军事伪装

利用SrTiO3掺杂纤维的光谱响应特性，开发出可随环境光照自动调节颜色的伪装网。

来源：纺织大学堂

纺织大学堂对本平台刊载的原创内容享有著作权，如需转载请留言。