阳光变色，不断变幻的视觉美感

文章来源 天津孚信科技有限公司

阳光变色，不断变幻的视觉美感

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阳光变色之变色纤维及其类型

所谓变色纤维是一种具有特殊组成或结构的、在受到光、热、水分或辐射等外界条件刺激后可以自动改变颜色的纤维。变色纤维目前主要品种有光致变色和温致变色两种。前者指某些物质在一定波长的光线照射下可以产生变色现象，而在另外一种波长的光线照射下（或热的作用），又会发生可逆变化回到原来的颜色；后者则是指通过在织物表面粘附特殊微胶囊，利用这种微胶囊可以随温度变化而颜色变化的功能，而使纤维产生相应的色彩变化，并且这种变化也是可逆的。

变色纤维品种主要集中在光致变色上。其实早在1989年，W.MARCKWALD就首次发现了某些固体或液体化合物具有光致变色的性质，具有光敏变色特性的物质通常是一些具有异构体的有机物，如萘吡喃、螺呃嗪和降冰片烯衍生物等。这些化学物质因光的作用发生与两种化合物相对应的键合方式或电子状态的变化，可逆地出现吸收光谱不同的两种状态即可逆的显色、退色和变色。

最早的应用实例是在越南战争时期，美国的CYANAMIDE公司为满足美军对作战服装的要求而开发的一种可以吸收光线后颜色改变的织物。而我国的东华大学采用淡黄绿色的三甲基螺呃嗪为光敏剂，与聚丙烯切片共混后制成切片经高温熔融纺丝形成的光敏纤维也具有良好的性能。这种纤维经过紫外线的照射后能迅速地由无色变为蓝色，光照停止后又可以迅速变为无色，并且具有良好的耐洗性能和一定的光照耐久性。相应的产品还有日本KANEBO公司的光敏变色织物，而由这种织物制成的T恤衫早在1989年就供应市场了。美国的CLEMSON大学和GEOR—GIA理工学院等几所大学最近已经开始研究改变光敏纤维的表面涂层材料，而使纤维的颜色能够实现自动控制。在民用领域，光敏变色纤维主要运用于娱乐服装、安全服和装饰品以及防伪标识上。

还有像一般的变色材料是指具有光、热、电等致变色性能的材料。特别是闪光变色纤维蝴蝶的翅膀和孔雀的羽毛在光的反射下更加美丽，这是因为光的参与可使颜色效果更佳。基于这一原理，例如像日本的一位教授发明了闪光变色纤维。用这种纤维制成的织物色彩变化多端，令人神往，这种织物可用来制作服装和室内装饰等等。

变色纤维的类型

变色纤维的类型大致分为光致变色纤维材料、热敏变色纤维材料和电致变色纤维材料和其他变色材料。

★光致变色纤维材料

光致变色材料分有机类和无机类两种。有机类有螺吡喃衍生物、偶氮苯类衍生物等。该类变色材料的优点是：光发色和消色块，但热稳定性及抗氧化性差，耐疲劳性低，且受环境影响大。无机类有掺杂单晶的SrTiO3，能光致变色，它克服了有机光致变色材料热稳定抗氧性差、耐疲劳性低的缺点，且不受环境影响。但无机光致变色材料发色和消色较慢、粒径较大。光致变色纤维是将光致变色材料和高聚物共混通过溶液纺丝、共混纺丝或复合纺丝技术制得的纤维。

而光致变色纤维是在太阳光或紫外光等的照射下颜色会发生变化的纤维，当光线消失之后又会可逆地变回原来的颜色。自从1899年发现某些固体和液体的化合物有光敏性能以来，各种光敏材料的研究就引起了人们极大的兴趣。日本首先开发出光致变色复合纤维，并以此为基础制得了各种光敏纤维制品，如绣花丝绒、针织纱、机织纱等，用于装饰皮革、运动鞋、毛衣等，受到人们的广泛喜爱。

光致变色纤维材料这方面有不少例子，比如腈纶织物采用带有变色分子的阳离子染料进行染整加工后，其在不同的光源下发生变色，故称变色针织物。匀染剂、酸剂对变色效果有一定的影响。实验结果表明：采用1227匀染剂和冰醋酸，织物的变色效果最佳。变色腈纶针织物烘干前必须进行开幅整理，烘干温度应在98℃～100℃。由这种方法制备的纤维、织物在不同的光的波长下有不同的色调，都属于光致变色纤维织物。还有就是日本某公司将吸收350nm～400nm波长紫外线后由无色变为浅蓝色或深蓝色的螺呋喃类光敏物质包裹在微胶囊中，用于印花工艺制成光敏变色织物。微胶囊化可以提高光敏剂的抗氧化能力，从而延长使用寿命。采用这种技术生产的光敏变色T恤已经于1989年供应市场，近年来，国内也有类似的产品销售。

★热敏变色纤维

热敏变色纤维是指随温度变化颜色发生变化的纤维。获得热敏变色纤维的方法除了将热敏变色剂充填到纤维内部外，还可将含热敏变色微胶囊的氯乙烯聚合物溶液涂于纤维表面，并经热处理使溶液成凝胶状来获得可逆的热敏变色功效。

阳光变色之光致变色材料

有机光致变色材料是近年来国际上新出现的一类新型功能材料，它不仅已在高科技领域得到应用，而且在民用行业也崭露头角。国外已有少量用于服装、塑料等民用产品，引起各国企业家的关注和重视。我国在有机光致变色材料方面的研究，已达到世界先进水平，南开大学经过多年的努力，已能小批量生产有机光致变色涂料和染料。

用光致变色材料的涂料可以制作成各种日用品、服装、玩具、装饰品、童车或涂布到内外墙上、公路标牌和建筑物等的各种标示、图案，在光照下会呈现出色彩丰富、艳丽的图案或花纹，美化人们的生活及环境；可以做成透明塑料薄膜，贴到或嵌入汽车玻璃或窗玻璃上，日光照射马上变色，使日光不刺眼，保护视力，保证安全，并可起到调节室内和汽车内温度的作用；还可以溶入或混入塑料薄膜中，用作农业大棚农膜，增加农产品、蔬菜、水果等的产量。另一个重要的用途是用作军事上的隐蔽材料，例如军事人员的服装和战斗武器的外罩等。

光致变色材料所涉及的行业市场都特别大，例如有1%的服装印染用上光致变色材料，那么全国就有几千万套服装销售额，最低也达到1亿元左右；有1%的塑料制品用上光致变色材料，那么全国也有几千万件用品，销售额起码也在1亿元以上；再加上油漆油墨、安全玻璃薄膜、军事隐蔽材料等行业，可形成一个庞大的新产业群。

有机光致变色材料在日光或其他光源照射下，会很快由无色或浅色变成红色、绿色、蓝色、紫色等各种颜色，停止光照或加热又恢复到原来的无色状态，是可逆的变色过程。国际上研究的目的是用于光信息存储、光调控、光开关、光学器件材料、光信息基因材料、修饰基因芯片材料等，而我国科技人员除上述目标外，还把它成功用于防伪识别材料，其中南开大学已将科研成果产业化并批量生产了产品。新的研究表明，利用光致变色的特性，可制备自显影感光胶片和全息摄影材料，利用光致变色反应可实现光化学双稳态，可用于纳米量级记录元件的高性能计算机等。

目前研究光致变色材料最多的国家是美国、日本、法国等，日本在民用行业上开发比较早。目前，世界上只有日本和美国有少量光致变色材料民用品出售，已经见到T恤上印有光致变色材料的图案，有机光致变色材料制成的变色眼镜也有卖的。但美、日等发达国家把光致变色材料用于民用行业也还处于起步阶段，并没有大规模生产上市，国内还没有看到光致变色材料生产的产品，只有我国用于防伪识别材料的防伪识别商标在某些烟酒产品上出现，因此开发光致变色材料，在民用品应用上有很大的发展空间和广阔的市场。

光致变色材料的原料成本便宜，不会增加光致变色服装、布料、纤维、塑料制品、涂料、油漆、油墨等产品太多的原料成本；这种材料无味无毒，不会对人体造成危害，不会造成对环境的污染；它带给人们丰富多彩的颜色变化，调节人们的生活环境和生活情趣。

光致变色材料的生产应用可以推动一批传统产业产品的更新换代，提升传统产业的技术水平，形成一个新的产业群。鉴于光致变色材料的特殊性能，它在高科技领域特别是在信息产业领域有更实际、更广阔的应用前景。我国纺织印染业、服装业是传统行业，直接面对国际市场的激烈竞争，如果我们利用光致变色使这些传统行业的产品更新换代，在世界上能站住脚跟，将会创造更多就业机会，更有利于中国经济发展。