變色纖維的發(fā)展現(xiàn)況與應用

1、變色纖維的發(fā)展現(xiàn)況與應用 變色纖維的發(fā)展現(xiàn)況與應用作者： 作者： jing 簡介 簡介 在繽紛色彩的世界里，充滿了各式各樣不同的顏色，讓我們視覺感受不再單調，心情也會受到這些色彩的影響，紅色讓我們感到溫暖、熱情、喜悅、危險和血腥。綠色帶來生機、自然和祥和。藍色使我們感到廣闊和憂郁。然而各種事物有其特有的色彩，而且不會改變，但是自然界也有少數會變色的動植物，例如：楓葉到秋天樹葉會由綠轉黃變紅；變色動物最耳熟能響的是變色龍，其膚色會隨周

2、遭環(huán)境改變，達到偽裝的效果。隨著材料科技的進步，變色的衣裳已經不再是夢想；人們已經有能力制造可隨環(huán)境改變的變色纖維。這類纖維已跳脫了傳統(tǒng)的單一顏色表現(xiàn)方式，取而代之的是由這些纖維編織而成的多變化、多功能的機能性織物。 因狀態(tài)不同而產生顏色變化的物質，稱之為變色材料，常見的變色材料有酸堿指示劑，例如：石蕊試紙在酸性呈紅色，堿性成藍色，其顏色可以表現(xiàn)不同的 pH 值。其它變色材料還有感濕、感壓、感溫和感光變色，還有一類會隨電場改變顏色的電致

3、變色材料。雖然這些材料可應用于玻璃、紙張及塑料上；但是在纖維或織物應用上，主要還是以感溫、感光和電致變色為主，以下介紹變色纖維的原理及應用。 感溫變色纖維（ 感溫變色纖維（Thermochromic Fibers） 溫敏纖維是指性能會隨溫度發(fā)生可逆變化的纖維。廣泛研究的有保溫纖維和感溫變色纖維。將溫度敏感性材料包敷在纖維中，隨外界環(huán)境變化，纖維中所包含的溫敏材料發(fā)生液-固可逆相變化，或從環(huán)境中吸收熱量儲存于纖維內部，或放出纖維中儲存的熱

4、量，在纖維周圍形成溫度相對恒定的微觀氣候，從而在一定時間內實現(xiàn)溫度調節(jié)功能，稱之為保溫纖維。 另一類溫敏纖維為感溫變色或溫致變色纖維，英國倫敦的一家時裝公司，曾舉辦過一次時裝表演，女模特兒身著款式新潮的時裝，時裝在行走中不斷飄動，并不斷改變色彩，有如彩虹飛舞。事實上這些時裝都是用一種含液晶的感溫變色紡織面料制造的，溫度一變化，衣服面料的顏色就變化。在 28℃時，面料是紅色的；在 33℃時，又變成黃色；在28~33℃之間，還可以變出其它各

5、種色彩。模特兒表演時，行 走的快慢和時裝的擺動不同，身體各部位的體溫對時裝各個部位的溫度影響就不同。因此，隨著模特兒的行走，時裝面料就會出現(xiàn)彩虹般的色調。日本人造纖維公司還研制出一種變色游泳衣，游泳衣在岸上是一種顏色，游泳者跳進游泳池，就會變出紅、藍、綠等各種色彩。這種衣料是由感溫變色纖維制成的，因為它對溫度的變化很敏感，會在岸上、水中、野外、室內或海邊沙灘變幻出不同的色彩。 感溫變色(亦稱為溫致變色)材料的應用，已經開發(fā)多年，主要用

6、于變色溫度計，如額溫量測或水族箱上的溫度顯示，現(xiàn)在也有人運用于變色馬克杯，依冷熱程度不同，所呈現(xiàn)的花色不同，除了美觀外也易于了解水溫。 熱變色材料可分為無機系和有機系兩類，其中以有機類效果最好。無機系的變色材料主要成份是金屬錯合物(MxHgIy)或是堿金屬硼酸鹽類，藉由結晶變化產生顏色轉換。 有機系又可分為液晶型、有機染料型。液晶型主要成份是膽固醇型液晶，光線進入液晶后，其反射光會受到液晶排列的節(jié)距(pitch)影響，當溫度改變時其節(jié)距

7、也會因而改變，連帶的色彩也會變化；其顏色變化可由紅變紫，改變液晶物質的調和比例，可挪移變色溫度范圍，且色澤鮮艷，反應靈敏。而有機染料型材料的結構會隨著環(huán)境介質中質子濃度的改變，而發(fā)生變化(sp2 與 sp3 混成轉換)，電子重組產生顏色變化。 電致變色纖維 前述之變色纖維，主要是靠外在環(huán)境改變，產生顏色變化，現(xiàn)在最新開發(fā)的是智能型變色纖維，主靠是藉由電場或電流改變，使得顏色可以隨心所欲的改變，預期將大量的運用在偽裝服上。未來戰(zhàn)場上，戰(zhàn)士

8、的衣服會隨環(huán)境產生轉換，使敵人難以辨識，完完全全與變色龍偽裝相同，其概念是利用環(huán)境顏色監(jiān)控的偵測器結合電致變色服裝，隨著顏色偵測器所得之資料，透過纖維傳送視覺信息立即改變衣服的顏色、光線和圖案，達到自動控制的目標，實現(xiàn)服裝顏色的自動變化，美國馬薩諸塞州的陸軍研究中心在這方面加速研發(fā)中，據稱，這種衣服將于 2010 年裝配于部隊中。 電致變色原理與 LED(發(fā)光二極管)相同，透過電子與電洞的結合，過剩的能量會以光的形式釋出，達成發(fā)光的效果

9、，屬于冷性發(fā)光。其組件構造是由基材、導電層、發(fā)光層及透明導電層所組合而成。所用的發(fā)光材料其發(fā)射團相同，但是不一定需要高亮度。由于基材是纖維或織物，其特性是柔軟、可彎曲。一般顯示器所用的 ITO 透明導電層則無法適用，需要其它高導電度的透明導電層，現(xiàn)在傾向使用導電高分子，常用的有 PANI(聚苯胺)或 PEDOT(poly-3,4-ethylene- dioxythiophene)。 發(fā)射團易受氧氣與水氣的降解，因此需要穩(wěn)定發(fā)色團或較好的

10、密封，才能商品化。電致變色材料可直接使用在纖維或是先制成薄膜，再貼合于織物上，除了偽裝服之外，也可用于變化不同圖案的掛布、畫布上，如果亮度足夠亦可成為顯示布，取代現(xiàn)在投影的方式。這方面研究仍在進行中，但有些問題必須改善，例如：可繞式透明導電層的導電度不高和透明度不佳，發(fā)色團的穩(wěn)定性不足等，如果這些問題能一一克服，電致變色的產品未來商機無限。 結語 變色纖維除了廣泛的應用于衣著之外，最近也已經擴展到工業(yè)用途，例如：鈔票中摻入變色纖維，使偽