陽光變色，不斷變幻的視覺美感

文章來源 天津孚信科技有限公司

陽光變色，不斷變幻的視覺美感

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陽光變色之變色纖維及其類型

所謂變色纖維是一種具有特殊組成或結(jié)構(gòu)的、在受到光、熱、水分或輻射等外界條件刺激后可以自動改變顏色的纖維。變色纖維目前主要品種有光致變色和溫致變色兩種。前者指某些物質(zhì)在一定波長的光線照射下可以產(chǎn)生變色現(xiàn)象，而在另外一種波長的光線照射下（或熱的作用），又會發(fā)生可逆變化回到原來的顏色；后者則是指通過在織物表面粘附特殊微膠囊，利用這種微膠囊可以隨溫度變化而顏色變化的功能，而使纖維產(chǎn)生相應(yīng)的色彩變化，并且這種變化也是可逆的。

變色纖維品種主要集中在光致變色上。其實早在1989年，W.MARCKWALD就首次發(fā)現(xiàn)了某些固體或液體化合物具有光致變色的性質(zhì)，具有光敏變色特性的物質(zhì)通常是一些具有異構(gòu)體的有機(jī)物，如萘吡喃、螺呃嗪和降冰片烯衍生物等。這些化學(xué)物質(zhì)因光的作用發(fā)生與兩種化合物相對應(yīng)的鍵合方式或電子狀態(tài)的變化，可逆地出現(xiàn)吸收光譜不同的兩種狀態(tài)即可逆的顯色、退色和變色。

最早的應(yīng)用實例是在越南戰(zhàn)爭時期，美國的CYANAMIDE公司為滿足美軍對作戰(zhàn)服裝的要求而開發(fā)的一種可以吸收光線后顏色改變的織物。而我國的東華大學(xué)采用淡黃綠色的三甲基螺呃嗪為光敏劑，與聚丙烯切片共混后制成切片經(jīng)高溫熔融紡絲形成的光敏纖維也具有良好的性能。這種纖維經(jīng)過紫外線的照射后能迅速地由無色變?yōu)樗{(lán)色，光照停止后又可以迅速變?yōu)闊o色，并且具有良好的耐洗性能和一定的光照耐久性。相應(yīng)的產(chǎn)品還有日本KANEBO公司的光敏變色織物，而由這種織物制成的T恤衫早在1989年就供應(yīng)市場了。美國的CLEMSON大學(xué)和GEOR—GIA理工學(xué)院等幾所大學(xué)最近已經(jīng)開始研究改變光敏纖維的表面涂層材料，而使纖維的顏色能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制。在民用領(lǐng)域，光敏變色纖維主要運用于娛樂服裝、安全服和裝飾品以及防偽標(biāo)識上。

還有像一般的變色材料是指具有光、熱、電等致變色性能的材料。特別是閃光變色纖維蝴蝶的翅膀和孔雀的羽毛在光的反射下更加美麗，這是因為光的參與可使顏色效果更佳。基于這一原理，例如像日本的一位教授發(fā)明了閃光變色纖維。用這種纖維制成的織物色彩變化多端，令人神往，這種織物可用來制作服裝和室內(nèi)裝飾等等。

變色纖維的類型

變色纖維的類型大致分為光致變色纖維材料、熱敏變色纖維材料和電致變色纖維材料和其他變色材料。

★光致變色纖維材料

光致變色材料分有機(jī)類和無機(jī)類兩種。有機(jī)類有螺吡喃衍生物、偶氮苯類衍生物等。該類變色材料的優(yōu)點是：光發(fā)色和消色塊，但熱穩(wěn)定性及抗氧化性差，耐疲勞性低，且受環(huán)境影響大。無機(jī)類有摻雜單晶的SrTiO3，能光致變色，它克服了有機(jī)光致變色材料熱穩(wěn)定抗氧性差、耐疲勞性低的缺點，且不受環(huán)境影響。但無機(jī)光致變色材料發(fā)色和消色較慢、粒徑較大。光致變色纖維是將光致變色材料和高聚物共混通過溶液紡絲、共混紡絲或復(fù)合紡絲技術(shù)制得的纖維。

而光致變色纖維是在太陽光或紫外光等的照射下顏色會發(fā)生變化的纖維，當(dāng)光線消失之后又會可逆地變回原來的顏色。自從1899年發(fā)現(xiàn)某些固體和液體的化合物有光敏性能以來，各種光敏材料的研究就引起了人們極大的興趣。日本首先開發(fā)出光致變色復(fù)合纖維，并以此為基礎(chǔ)制得了各種光敏纖維制品，如繡花絲絨、針織紗、機(jī)織紗等，用于裝飾皮革、運動鞋、毛衣等，受到人們的廣泛喜愛。

光致變色纖維材料這方面有不少例子，比如腈綸織物采用帶有變色分子的陽離子染料進(jìn)行染整加工后，其在不同的光源下發(fā)生變色，故稱變色針織物。勻染劑、酸劑對變色效果有一定的影響。實驗結(jié)果表明：采用1227勻染劑和冰醋酸，織物的變色效果最佳。變色腈綸針織物烘干前必須進(jìn)行開幅整理，烘干溫度應(yīng)在98℃～100℃。由這種方法制備的纖維、織物在不同的光的波長下有不同的色調(diào)，都屬于光致變色纖維織物。還有就是日本某公司將吸收350nm～400nm波長紫外線后由無色變?yōu)闇\藍(lán)色或深藍(lán)色的螺呋喃類光敏物質(zhì)包裹在微膠囊中，用于印花工藝制成光敏變色織物。微膠囊化可以提高光敏劑的抗氧化能力，從而延長使用壽命。采用這種技術(shù)生產(chǎn)的光敏變色T恤已經(jīng)于1989年供應(yīng)市場，近年來，國內(nèi)也有類似的產(chǎn)品銷售。

★熱敏變色纖維

熱敏變色纖維是指隨溫度變化顏色發(fā)生變化的纖維。獲得熱敏變色纖維的方法除了將熱敏變色劑充填到纖維內(nèi)部外，還可將含熱敏變色微膠囊的氯乙烯聚合物溶液涂于纖維表面，并經(jīng)熱處理使溶液成凝膠狀來獲得可逆的熱敏變色功效。

陽光變色之光致變色材料

有機(jī)光致變色材料是近年來國際上新出現(xiàn)的一類新型功能材料，它不僅已在高科技領(lǐng)域得到應(yīng)用，而且在民用行業(yè)也嶄露頭角。國外已有少量用于服裝、塑料等民用產(chǎn)品，引起各國企業(yè)家的關(guān)注和重視。我國在有機(jī)光致變色材料方面的研究，已達(dá)到世界先進(jìn)水平，南開大學(xué)經(jīng)過多年的努力，已能小批量生產(chǎn)有機(jī)光致變色涂料和染料。

用光致變色材料的涂料可以制作成各種日用品、服裝、玩具、裝飾品、童車或涂布到內(nèi)外墻上、公路標(biāo)牌和建筑物等的各種標(biāo)示、圖案，在光照下會呈現(xiàn)出色彩豐富、艷麗的圖案或花紋，美化人們的生活及環(huán)境；可以做成透明塑料薄膜，貼到或嵌入汽車玻璃或窗玻璃上，日光照射馬上變色，使日光不刺眼，保護(hù)視力，保證安全，并可起到調(diào)節(jié)室內(nèi)和汽車內(nèi)溫度的作用；還可以溶入或混入塑料薄膜中，用作農(nóng)業(yè)大棚農(nóng)膜，增加農(nóng)產(chǎn)品、蔬菜、水果等的產(chǎn)量。另一個重要的用途是用作軍事上的隱蔽材料，例如軍事人員的服裝和戰(zhàn)斗武器的外罩等。

光致變色材料所涉及的行業(yè)市場都特別大，例如有1%的服裝印染用上光致變色材料，那么全國就有幾千萬套服裝銷售額，最低也達(dá)到1億元左右；有1%的塑料制品用上光致變色材料，那么全國也有幾千萬件用品，銷售額起碼也在1億元以上；再加上油漆油墨、安全玻璃薄膜、軍事隱蔽材料等行業(yè)，可形成一個龐大的新產(chǎn)業(yè)群。

有機(jī)光致變色材料在日光或其他光源照射下，會很快由無色或淺色變成紅色、綠色、藍(lán)色、紫色等各種顏色，停止光照或加熱又恢復(fù)到原來的無色狀態(tài)，是可逆的變色過程。國際上研究的目的是用于光信息存儲、光調(diào)控、光開關(guān)、光學(xué)器件材料、光信息基因材料、修飾基因芯片材料等，而我國科技人員除上述目標(biāo)外，還把它成功用于防偽識別材料，其中南開大學(xué)已將科研成果產(chǎn)業(yè)化并批量生產(chǎn)了產(chǎn)品。新的研究表明，利用光致變色的特性，可制備自顯影感光膠片和全息攝影材料，利用光致變色反應(yīng)可實現(xiàn)光化學(xué)雙穩(wěn)態(tài)，可用于納米量級記錄元件的高性能計算機(jī)等。

目前研究光致變色材料最多的國家是美國、日本、法國等，日本在民用行業(yè)上開發(fā)比較早。目前，世界上只有日本和美國有少量光致變色材料民用品出售，已經(jīng)見到T恤上印有光致變色材料的圖案，有機(jī)光致變色材料制成的變色眼鏡也有賣的。但美、日等發(fā)達(dá)國家把光致變色材料用于民用行業(yè)也還處于起步階段，并沒有大規(guī)模生產(chǎn)上市，國內(nèi)還沒有看到光致變色材料生產(chǎn)的產(chǎn)品，只有我國用于防偽識別材料的防偽識別商標(biāo)在某些煙酒產(chǎn)品上出現(xiàn)，因此開發(fā)光致變色材料，在民用品應(yīng)用上有很大的發(fā)展空間和廣闊的市場。

光致變色材料的原料成本便宜，不會增加光致變色服裝、布料、纖維、塑料制品、涂料、油漆、油墨等產(chǎn)品太多的原料成本；這種材料無味無毒，不會對人體造成危害，不會造成對環(huán)境的污染；它帶給人們豐富多彩的顏色變化，調(diào)節(jié)人們的生活環(huán)境和生活情趣。

光致變色材料的生產(chǎn)應(yīng)用可以推動一批傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品的更新?lián)Q代，提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平，形成一個新的產(chǎn)業(yè)群。鑒于光致變色材料的特殊性能，它在高科技領(lǐng)域特別是在信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域有更實際、更廣闊的應(yīng)用前景。我國紡織印染業(yè)、服裝業(yè)是傳統(tǒng)行業(yè)，直接面對國際市場的激烈競爭，如果我們利用光致變色使這些傳統(tǒng)行業(yè)的產(chǎn)品更新?lián)Q代，在世界上能站住腳跟，將會創(chuàng)造更多就業(yè)機(jī)會，更有利于中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展。