[科普中國]-光敏變色纖維

光敏變色纖維是指在太陽光和紫外光等的照射下顏色會發(fā)生可逆變化的纖維。

簡介光敏變色纖維：指在太陽光和紫外光等的照射下顏色會發(fā)生可逆變化的纖維。1899年Marckwald發(fā)現(xiàn)某些固體和液體化合物有光敏性能，最早光敏纖維的例子：越戰(zhàn)期間，美國氰胺公司開發(fā)的可以改變顏色的作戰(zhàn)服。光敏變色纖維通過在纖維中引入光敏變色體而制得。1

光敏變色體：在光作用下可逆發(fā)生顏色變化的化合物。光致變色往往與分子結(jié)構(gòu)的變化聯(lián)系在一起，如互變異構(gòu)、順反異構(gòu)、開環(huán)閉環(huán)反應(yīng)。例：含偶氮苯結(jié)構(gòu)的聚合物受光激發(fā)后發(fā)生順反異構(gòu)化，吸光后反式偶氮苯變?yōu)轫樖?，最大吸收波長從350nm藍移到310nm,順式結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，在黑暗環(huán)境會恢復(fù)到穩(wěn)定的反式結(jié)構(gòu)，恢復(fù)原來的顏色。

制備方法光敏變色纖維的制備方法：

(1) 染色 使用具有變色性能的染料參與纖維的染色； 例：美國Clemson大學和Georgia理工學院近年來正在探索在光纖中摻人變色染料或改變光纖的表面涂層材料，使纖維的顏色能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制，其中噻吩衍生物聚合受到格外重視。美國軍方研究人員認為，采用光導(dǎo)纖維與變色染料相結(jié)合，可以最終實現(xiàn)服裝顏色的自動變化。

(2)共混 將光致變色體分散于紡絲熔體或溶液進行紡絲；或?qū)⒐庵伦兩w通過界面縮聚封入微膠囊中，再與紡絲熔體或溶液混合后進行紡絲。 例1：日本Kanebo公司將吸收350 nm-400 nm波長紫外線后由無色變?yōu)闇\藍色或深藍色的螺吡喃類光敏物質(zhì)包敷在微膠囊中，用于印花工藝制成光敏變色織物 例2：東華大學用淡黃綠色的1,3,3-三甲基螺[吲哚啉2,3’-(3H)-萘并(2,1-b)(1,4)亞嗪]為光敏劑，與聚丙烯切片共混后制成切片，再經(jīng)240℃熔融紡絲制成含有1%－2%光敏劑的聚丙烯纖維。該纖維經(jīng)紫外線照射后能夠迅速由無色變?yōu)樗{色，光照停止，又迅速恢復(fù)無色，并且具有良好的耐皂洗性能和一定的光照耐久性。 例3：蓄光型發(fā)光纖維（自發(fā)光纖維、夜光纖維）是一種在黑暗中能自動發(fā)光的高科技功能纖維。該纖維在自然光或日光燈照射10－20min后，可在黑暗處持續(xù)發(fā)光6小時以上，且吸光、發(fā)光可永久進行。稀土材料為蓄光物質(zhì)，與PET、PP等共混紡絲 用途：新型的無毒無害的環(huán)保型發(fā)光纖維材料，廣泛應(yīng)用于建筑裝潢、交通運輸、航空航海，夜間作業(yè)、消防應(yīng)急、日常生活及娛樂服裝等領(lǐng)域。

（3)復(fù)合紡絲 通過復(fù)合紡絲將光致變色體置于纖維的芯層；

(4)接枝共聚 將光敏單體接枝到成纖高聚物上，然后紡絲；或?qū)⒐饷魡误w接枝到纖維的大分子上，形成光敏纖維。 例：將螺苯并毗喃衍生物的螺環(huán)基團引入高分子鏈中，除了上述光致變色現(xiàn)象外，還可以觀察到有趣的光力學現(xiàn)象。在恒定壓力與溫度下，隨著光照，樣品長度明顯收縮(約2% -5%)，停止光照則長度恢復(fù)，經(jīng)過數(shù)次光與暗的循環(huán)，長度的收縮與伸長是完全可逆的。

制備材料玻璃光纖：石英、藍寶石（長且容量大可用作公共通信）

塑料光纖：（光傳導(dǎo)損失較大，但具有柔軟可隨意截取的特性，已被實際應(yīng)用。）

光敏纖維光敏纖維：指在光的作用下，某些性能(顏色、導(dǎo)電性能等)發(fā)生可逆變化的纖維。 主要有光敏變色纖維和光導(dǎo)纖維兩種。2

光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維：簡稱光纖，是一種把光能閉合在纖維中而產(chǎn)生導(dǎo)光作用的光學復(fù)合材料，具有感知和單向傳輸功能。

自1970年美國研制成功石英玻璃光導(dǎo)纖維以來，在高速公路、大橋、堤壩、建筑物等混凝土結(jié)構(gòu)材料和飛機機翼方面的應(yīng)用獲得廣泛的關(guān)注。

光導(dǎo)纖維最著名的應(yīng)用是作光纖傳感器。它可以探測應(yīng)變、溫度、位移、物質(zhì)化學濃度、加速度、壓強、電流、磁場以及其他的一些信號，是迄今為止發(fā)展最為成熟的纖維傳感器 。

實例例1：美國Drexel大學的研究人員將光纖傳感器鑲嵌在降落傘中，即時探測降落傘的動態(tài)應(yīng)力變化情況。 將用聚乙炔和聚苯胺等為包敷層的光纖傳感器鑲嵌到織物中，利用聚苯胺吸收酸性或堿性物質(zhì)后光譜吸收性能的變化來實現(xiàn)物質(zhì)探測，希望用于戰(zhàn)時的化學或生物物質(zhì)的探測 。

例2：美國Georgia理工學院將塑料光纖傳感器植入襯衣來探測心率的變化，并設(shè)想根據(jù)光纖斷裂后光傳輸信號的變化來判斷戰(zhàn)場上士兵的受傷部位和受傷程度。 例3：加拿大Tactex Controls公司將光纖傳感器的網(wǎng)絡(luò)植入泡沫，發(fā)光二極管發(fā)出的光線在通過光纖時，會由于光纖的彎曲而改變方向或反射。探測多根光纖中光線傳輸情況的變化，可以監(jiān)測織物所受壓力的情況。精確設(shè)計光纖排布，可以獲得很高的探測靈敏性，可用于樂器和游戲機鍵盤。

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

石季英 - 副教授 - 天津大學