光致發光與變色纖維發展趨勢

光致發光與變色纖維由于響應速度快、操作方便，在民用功能纖維與紡織品中將發揮不可替代的作用

發光纖維是指在外界條件（包括光、電、磁、壓力、溫度等）激發下，發光中心發生電子躍遷而產生可見光的新型功能纖維。由于光致發光與變色纖維具有優異的隱身、偽裝、防偽和熒光指示等功能，已經被廣泛用于航天航空、軍事裝備、及性顯示、特種過程監控、產品防偽識別等領域。

隨著高分子功能改性技術的不斷進步，使得一些新型光致發光與變色材料走入高分子的世界，并通過與紡絲工藝的有機結合，使得單基色、多基色以及智能調色發光纖維相繼問世并量產。如日本Kanebo 公司將吸收350nm～400nm 波長紫外線后由無色變為淺藍色或深藍色的光致變色材料包覆在微膠囊中制成光致變色織物。而相應產品在美國、韓國也有銷售。除服用產品外，隨著多種形貌納米發光與變色纖維的研發，有機光致發光材料在納米限域空間中被均勻分散，其發光功能達到最佳，這使得納米發光纖維及其纖維膜在稀有和有害氣體快速熒光指示方面展現出了極大優勢和較好的產業化前景。隨著有機發光材料表面改性技術的不斷進步，有機發光與變色材料的熱分解溫度將步入中高溫區域（350℃～400℃），在聚苯硫醚、芳綸等耐高溫纖維應用領域，有機發光與變色材料將會占有一席之地，而聚合物耐高溫纖維產品在熒光指示的監控下，也將揭開在使用過程中的性能衰減的神秘面紗，這對高性能纖維以及其復合材料的結構與性能的優化重組具有重要意義。

光致發光與變色纖維的分類

按照添加的發光材料的組成不同可分為無機光致發光纖維和有機光致發光纖維：按照發光功能的不同可分為蓄光型光致發光纖維、光致發光纖維和光致變色纖維；按照發光的顏色可分為單基色發光纖維、多基色發光纖維和智能調色光致發光纖維（智能調色光致發光纖維一般為溫度、濕度、光線、pH 等多重響應為一體的光致發光纖維）。而按照纖維的結構設計與加工方法可將光致發光纖維分為本征光致發光纖維、通用型光致發光纖維和納米光致發光纖維。本征光致發光纖維是基于蝴蝶、變色龍等動物光致發光與變色的仿真機理，通過纖維表面結構的設計與調控，結合太陽光線的折射機理而制備的一類光致發光纖維，也稱為結構變色纖維。通用型光致發光纖維是指通過光致發光材料的摻雜與改性，結合傳統紡絲方法制備的直徑在1μm～10μm 的光致發光纖維，主要包括PP 光致發光纖維、生物基光致發光纖維以及PET 光致發光纖維等。納米光致發光纖維是指利用靜電紡絲技術、閃蒸紡絲技術等制備的直徑在50nm～600nm 的光致發光纖維。按照纖維表面結構的不同，納米光致發光纖維又分為表面光滑的納米發光纖維、多孔狀納米發光纖維和蛛網狀超細納米發光纖維。

光致發光與變色纖維的發展現狀

PP 光致發光纖維

20世紀90年代，東華大學、江南大學基于SrAl2O4:Eu2+,Dy3+等無機稀土發光材料的優異發光特點通過熔法紡絲制備了蓄光型PP 光致發光纖維，這種發光纖維通過幾分鐘的紫外光照射后可持續發光幾個小時，在環衛、煤礦等特殊做業群體的工裝上發揮了重要作用。在本世紀初，天津工業大學通過有機光致發光材料的表面改性，將具有一定熱穩定性的苯甲酸類稀土發光材料通過熔法紡絲制備出具有防偽效果的PP光致發光纖維，這種纖維在特定波長的紫外光照射下會顯現出可見光，去除紫外光后顏色會瞬間消失，在特種產品的防偽標識上得到了應用。

生物基光致發光與變色纖維

2016年，新鄉化纖股份有限公司通過表面包覆技術將光致變色發光材料引入傳統的纖維素纖維生產工藝，制備出具有光致發光與變色效果的纖維素纖維。該產品的研發成功，對拓展纖維素產品的應用具有重要意義。2018年，青島大學將光致變色材料、溫敏變色材料和長余輝發光材料添加到纖維中，賦予海藻纖維和聚乙烯醇纖維一系列的光致發光與變色性能。當光致變色材料質量分數為0.3%時, 纖維具有平整光潔的外觀形態, 其拉伸斷裂強力為48.36cN，比同條件下制備的純海藻纖維提高12%。纖維在光照下可迅速變色，并在移離光源后1min 內褪色完全。光致變色纖維在光照20 次后變色、褪色效率未發生明顯變化，耐久性較好。

PET 光致發光纖維

2017年，天津工業大學、南開大學和天津孚信科技有限公司通過微膠囊改性技術將光致變色材料進行表面改性后，利用PET 熔法紡絲工藝制備出在太陽光下呈現出紅光的PET 光致發光纖維產品。2018年，天津工業大學通過表面包覆改性與結構設計將有機光致發光與光致變色材料有機結合，制備了多基色光致發光纖維。該產品基于紅、綠、藍3 種調色機理，在不同紫外波長照射下可產生多種顏色的發光效果，在PET 服飾中將具有較好的應用前景。

納米光致發光纖維

靜電紡絲技術是一種在室溫或較低溫度下制備納米纖維的加工方法，這為多種發光材料在納米發光纖維上的應用提供了方便條件。通過靜電紡絲技術，聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚酯、醋酸纖維素、聚乳酸、甲殼素等20 多種光致發光與變色纖維與纖維膜產品被國內外研究人員相繼成功制備。研究內容覆蓋材料、化工、生物、電子、醫學、能源、航空、航天等諸多領域；產品應用涵蓋服裝、制藥、環境、石油化工、防偽標識、氣體傳感器、人體健康監測器等產品。其相關產品在特定功能、特定領域上具有重要的應用價值。

光致發光纖維面料。

光致發光與變色纖維發展趨勢

隨著人們安全意識的不斷增強，產品防偽與環境的安全檢測將會受到人們的普遍關注。光致發光與變色纖維由于響應速度快、操作方便，在民用功能纖維與紡織品中將發揮不可替代的作用。基于此，光致發光與變色纖維的研究可能呈現以下趨勢。

長效性光致發光與變色纖維

可循環利用是纖維產品發展的重要課題，具有可恢復功能的光致發光與變色纖維產品在循環使用上具有重要意義。

復合型舒適光致發光與變色纖維

舒適性是服用產品的重要評價指標，所以研究開發與成纖聚合物高度親合的有機光致發光與變色材料，制備出具有較好舒適性和多種功能的光致發光與變色纖維可有效推進光致發光纖維的廣泛應用。

環保型光致發光與變色纖維

開發以生物可降解聚合物為主體的光致發光與變色纖維，是光致發光纖維近期研究的重要課題。

超高溫光致發光纖維

具有較好發光強度、較長熒光壽命和較高量子效率的有機、無機耐高溫光致發光纖維在特種應用領域將具有潛在應用價值。

結語

隨著我國環保安全標準與法規的建立，人們的安全環保意識將會不斷提高，光致發光與變色纖維將會越來越受到人們的廣泛關注，在熒光防偽與有害氣體快速檢測上將發揮重要作用。