[科普中国]-光敏变色纤维

光敏变色纤维是指在太阳光和紫外光等的照射下颜色会发生可逆变化的纤维。

简介光敏变色纤维：指在太阳光和紫外光等的照射下颜色会发生可逆变化的纤维。1899年Marckwald发现某些固体和液体化合物有光敏性能，最早光敏纤维的例子：越战期间，美国氰胺公司开发的可以改变颜色的作战服。光敏变色纤维通过在纤维中引入光敏变色体而制得。1

光敏变色体：在光作用下可逆发生颜色变化的化合物。光致变色往往与分子结构的变化联系在一起，如互变异构、顺反异构、开环闭环反应。例：含偶氮苯结构的聚合物受光激发后发生顺反异构化，吸光后反式偶氮苯变为顺式，最大吸收波长从350nm蓝移到310nm,顺式结构不稳定，在黑暗环境会恢复到稳定的反式结构，恢复原来的颜色。

制备方法光敏变色纤维的制备方法：

(1) 染色 使用具有变色性能的染料参与纤维的染色； 例：美国Clemson大学和Georgia理工学院近年来正在探索在光纤中掺人变色染料或改变光纤的表面涂层材料，使纤维的颜色能够实现自动控制，其中噻吩衍生物聚合受到格外重视。美国军方研究人员认为，采用光导纤维与变色染料相结合，可以最终实现服装颜色的自动变化。

(2)共混 将光致变色体分散于纺丝熔体或溶液进行纺丝；或将光致变色体通过界面缩聚封入微胶囊中，再与纺丝熔体或溶液混合后进行纺丝。 例1：日本Kanebo公司将吸收350 nm-400 nm波长紫外线后由无色变为浅蓝色或深蓝色的螺吡喃类光敏物质包敷在微胶囊中，用于印花工艺制成光敏变色织物 例2：东华大学用淡黄绿色的1,3,3-三甲基螺[吲哚啉2,3’-(3H)-萘并(2,1-b)(1,4)亚嗪]为光敏剂，与聚丙烯切片共混后制成切片，再经240℃熔融纺丝制成含有1%－2%光敏剂的聚丙烯纤维。该纤维经紫外线照射后能够迅速由无色变为蓝色，光照停止，又迅速恢复无色，并且具有良好的耐皂洗性能和一定的光照耐久性。 例3：蓄光型发光纤维（自发光纤维、夜光纤维）是一种在黑暗中能自动发光的高科技功能纤维。该纤维在自然光或日光灯照射10－20min后，可在黑暗处持续发光6小时以上，且吸光、发光可永久进行。稀土材料为蓄光物质，与PET、PP等共混纺丝 用途：新型的无毒无害的环保型发光纤维材料，广泛应用于建筑装潢、交通运输、航空航海，夜间作业、消防应急、日常生活及娱乐服装等领域。

（3)复合纺丝 通过复合纺丝将光致变色体置于纤维的芯层；

(4)接枝共聚 将光敏单体接枝到成纤高聚物上，然后纺丝；或将光敏单体接枝到纤维的大分子上，形成光敏纤维。 例：将螺苯并毗喃衍生物的螺环基团引入高分子链中，除了上述光致变色现象外，还可以观察到有趣的光力学现象。在恒定压力与温度下，随着光照，样品长度明显收缩(约2% -5%)，停止光照则长度恢复，经过数次光与暗的循环，长度的收缩与伸长是完全可逆的。

制备材料玻璃光纤：石英、蓝宝石（长且容量大可用作公共通信）

塑料光纤：（光传导损失较大，但具有柔软可随意截取的特性，已被实际应用。）

光敏纤维光敏纤维：指在光的作用下，某些性能(颜色、导电性能等)发生可逆变化的纤维。 主要有光敏变色纤维和光导纤维两种。2

光导纤维光导纤维：简称光纤，是一种把光能闭合在纤维中而产生导光作用的光学复合材料，具有感知和单向传输功能。

自1970年美国研制成功石英玻璃光导纤维以来，在高速公路、大桥、堤坝、建筑物等混凝土结构材料和飞机机翼方面的应用获得广泛的关注。

光导纤维最著名的应用是作光纤传感器。它可以探测应变、温度、位移、物质化学浓度、加速度、压强、电流、磁场以及其他的一些信号，是迄今为止发展最为成熟的纤维传感器 。

实例例1：美国Drexel大学的研究人员将光纤传感器镶嵌在降落伞中，即时探测降落伞的动态应力变化情况。 将用聚乙炔和聚苯胺等为包敷层的光纤传感器镶嵌到织物中，利用聚苯胺吸收酸性或碱性物质后光谱吸收性能的变化来实现物质探测，希望用于战时的化学或生物物质的探测 。

例2：美国Georgia理工学院将塑料光纤传感器植入衬衣来探测心率的变化，并设想根据光纤断裂后光传输信号的变化来判断战场上士兵的受伤部位和受伤程度。 例3：加拿大Tactex Controls公司将光纤传感器的网络植入泡沫，发光二极管发出的光线在通过光纤时，会由于光纤的弯曲而改变方向或反射。探测多根光纤中光线传输情况的变化，可以监测织物所受压力的情况。精确设计光纤排布，可以获得很高的探测灵敏性，可用于乐器和游戏机键盘。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学