基于天然蠶絲開發出熱致變色紗線

近日，上海科技大學物質學院凌盛杰教授課題組基于天然蠶絲開發出可規模化生產的熱致變色紗線（TCSs），并進一步加工成智能可穿戴動態顯示織物，為功能化蠶絲纖維的生產制備和應用，提供了切實可行的參考建議。

該項研究將成熟的紗線紡紗技術和簡單的浸涂技術相結合，通過建立理論模型優化相關生產參數，達到不同種類表面涂層的均勻性提升，最終獲得高性能TCSs的連續生產(>10 km)。在連續化紡絲過程中，研究人員還利用溶劑對蠶絲表面進行可控部分溶解，來增強熱致變色涂料與蠶絲纖維的界面結合作用，提升復合纖維的界面穩定性，同時保持了原始絲纖維的主體結構和本身優異的力學性能。

連續制備出的功能蠶絲纖維的強度、韌性及剛度與天然蠶絲相當，并保持了一定的彈性。可通過自動刺繡機將TCSs 紗線縫紉在各類織物上。該研究中采用的功能涂層為熱致變色涂料，因此所制備的織物可響應環境溫度變化而發生顏色變化，如一種TCSs的熱致變色溫度為28℃，可以靈敏感應手指的靠近。不同顏色和不同變色溫度的熱響應織物，可適應多種應用場景，實現不同溫度下體溫調節變色衣物。并且功能織物在洗衣機清洗后保持穩定。

此外，TCSs 還可以通過導電來控制變色，原理基于導電纖維在導電過程中的熱阻效應。借鑒了紡織工藝中的包覆紗生產技術，連續制備出包纏結構的TCSs/碳纖維復合紗線。實現調節通過芯層碳纖維的電流強度來調控殼層TCSs 顯示的顏色。利用這種復合紗線，可與外電路連接構建數字顯示織物，或在智慧服裝上實現多功能實時動態顯示。