面向智能织物的热致变色纤维技术

发布时间：2020-05-07 03:44

【摘要】：近年来面向智能织物的变色纤维技术发展迅速,但其在纤维可穿戴性、低成本制备及规模化生产等方向的不足大大限制了变色纤维的产业化发展及其在现实场景中的应用。因此,通过低成本工艺生产具有优异性能的超长连续智能变色纤维具有非常重要的科研价值。本论文首次通过纤维热拉制的工艺制备出不同结构的热致变色纤维以及嵌入金属电极的电热致变色纤维。不仅实现微米级热致变色纤维及电热致变色纤维,还为以纤维热拉制工艺实现多电极结构柔性纤维奠定了基础。本论文采用溶液混合法制备出热致变色微胶囊掺杂浓度为1.5 wt.%,5 wt.%,8 wt.%和12 wt.%的热致变色复合材料,并通过纤维热拉制工艺将此复合材料制备成热致变色纤维及电热致变色纤维。随着热致变色微胶囊掺杂浓度的增加,复合材料透明度明显降低,但是变色温度没有改变(32℃)。单电极皮芯结构电热致变色纤维通过电压(~3V)控制在较短的时间内(10 s)实现由绿变白可逆的颜色变化。并且将电热致变色纤维编织成简易织物亦能保持快速的可逆颜色变化,满足可穿戴变色织物的要求。
【图文】：

中，变色龙等生物能够迅速改变皮肤颜色是因为其皮肤表列[35]。一些研究人员基于此原理研发了应力变色材料，它改变颜色。应力变色纤维在外在应力的刺激下纤维表面或致使纤维的布拉格反射光谱发生了改变。复旦大学彭慧胜覆碳纳米管（CNT）的柔性纤维上沉积一层周期排列的光子通过调节晶体尺寸和它们之间的距离实现纤维颜色的变化。和颜色可逆性[36]。如图 1-1 所示为该光子晶体光纤结构示国 MIT 的 MathiasKolle 教授课题组联合东京大学的 J. K. C无源可拉伸变色纤维的应变传感器来定量测量绷带下压力率差的两种高弹性聚合物材料构成多层交替包覆的光子带见光波段，通过纤维的拉伸改变其交替层厚度以改变光子改变（图 1-2）。此类无源应力传感变色纤维在传统纺织业潜力，，但其颜色难以精准控制，且难以规模化生产。

变色光纤[37]。a) 绷带压力指示器的概念；b) 多层包层纤维横截颜色变化与层数之间的关系；d) 薄膜卷绕过程示意图；e) 无源照片，彩虹色纤维沿其长度周期性变化，导致不同的应变及着色纤维中的变色材料在特定波长（如紫外光）光照后物质结构迁移，导致物质颜色发生明显变化，但该变色物质可在另，如图 1-3 所示为典型的光致变色反应及其吸收光谱示意服装学院现代丝绸国家工程实验室通过在棉纤维表面浸涂VA）复合材料制备了连续的光致变色纤维[39]。该光致变色子转移，导致变色材料晶格结构发生变化，从而导致反射波变为深蓝色，而在红外线加热处理后纤维颜色又能恢复至编织成各种不同形状的光致变色纤维在紫外光照射前和照得的光致变色纤维可以大规模生产并被编织成各种图案，性能。此外，也有课题组在聚丙烯（PP）材料中掺入紫外纳米材料通过熔融纺丝技术制备具有紫外光响应能力的芯
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS102.5

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本文编号：2652381