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  近些年，隨著可穿戴電子產(chǎn)品的日益普及和智能服裝概念的興起，智能纖維和織物引起了人們的廣泛關(guān)注。智能變色纖維作為智能纖維的重要分支，在可穿戴顯示、視覺傳感和自適應(yīng)偽裝等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

  東華大學(xué)材料學(xué)院王宏志教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)人員，依托東華大學(xué)在纖維材料方向的學(xué)科與技術(shù)優(yōu)勢(shì)，利用電致變色、電熱致變色及結(jié)構(gòu)色原理，長期致力于實(shí)現(xiàn)纖維織物色彩的智能變化，搭建智能變色纖維的連續(xù)化加工平臺(tái)，希望推動(dòng)智能變色纖維在國家戰(zhàn)略特需與時(shí)尚創(chuàng)意兩個(gè)方面的應(yīng)用。近期，王宏志教授團(tuán)隊(duì)利用多級(jí)多孔結(jié)構(gòu)，制備了具有雙導(dǎo)電通路的可拉伸導(dǎo)電纖維，通過導(dǎo)電纖維優(yōu)異的電加熱特性，獲得了可拉伸電熱致變色纖維。該纖維可完美地植入到織物中進(jìn)行多種圖案的編織，并實(shí)現(xiàn)多種顏色變化，在可穿戴顯示、自適應(yīng)偽裝等智能服裝領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。該項(xiàng)研究成果以題為“Stretchable electrothermochromic fibers based on hierarchical porous structures with electrically conductive dual-pathways”發(fā)表在Science China Materials上。

圖1. 可拉伸電熱致變色纖維結(jié)構(gòu)及導(dǎo)電機(jī)理示意圖

  通過相轉(zhuǎn)換法，在聚氨酯(PU)基體中構(gòu)建了一維導(dǎo)電碳納米管(CNTs)網(wǎng)絡(luò)的多級(jí)多孔結(jié)構(gòu)。通過在微孔表面沉積銀納米顆粒(AgNPs)，使可拉伸導(dǎo)電纖維內(nèi)形成AgNPs和CNTs的導(dǎo)電雙通路，從而有效提高了纖維的電導(dǎo)率和電熱性能，保證了電子的正常傳輸，有效避免了纖維在拉伸狀態(tài)下電導(dǎo)率的急劇衰減。導(dǎo)電纖維在60%應(yīng)變下進(jìn)行1000次拉伸/釋放循環(huán)，纖維電阻僅增加了1.5倍。此外，通過連續(xù)的濕法紡絲方法可制備長達(dá)幾米的可拉伸導(dǎo)電纖維，有效提高了其服用實(shí)用性，為變色纖維的大規(guī)模制備奠定了基礎(chǔ)。

圖2. 可拉伸電熱致變色纖維在不同應(yīng)變和電壓下的變色性能

  涂覆熱致變色涂層后，所制備的電熱致變色纖維可通過不同應(yīng)變/電壓兩種模式實(shí)現(xiàn)纖維顏色的可逆変化。纖維在30%應(yīng)變或5.2 V電壓下可實(shí)現(xiàn)紅色到藍(lán)色的轉(zhuǎn)變，在60%應(yīng)變或7 V電壓下完全轉(zhuǎn)變?yōu)榘咨�。在人體持續(xù)接觸的安全電壓下(24 V)，可實(shí)現(xiàn)2米長電熱致變色纖維的顏色可逆変化。此外，可拉伸電熱致變色纖維可完美地植入到織物中進(jìn)行圖案的編織，顯示出其在智能服裝領(lǐng)域廣闊應(yīng)用前景。

  原文鏈接：https://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SCMs/doi/10.1007/s40843-020-1404-y?slug=fulltext