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东华大学首次实现电致变色纤维的连续化制备

发表时间:2020/7/2

彩色丰富的纤维在纺织服装领域中应用广泛,工业上一般采用染整技术或原液着色技术来制备彩色纤维,但现有技术染色后的纤维无法可控地改变颜色。近些年,随着电子信息技术的发展以及智能纺织品概念的兴起,智能变色纤维的开发受到越来越多人的关注。



电致变色纤维具有可控性高、能耗低、材料种类和颜色变化丰富等优点,但是,其连续化制备难度极大,电致变色纤维器件进一步产业化应用困难。因此,开发普适的制备方法来构建电致变色纤维,实现丰富的颜色变化和应用,仍然是目前重要的研究方向。



基于以上背景,东华大学的研究人员利用平行双对电极结构,通过定制设备,首次实现了多色彩电致变色纤维的连续化制备,所制备的纤维长度可超过百米,而且具有良好的电化学和环境稳定性(如机械稳定性、水洗稳定性、光照稳定性和热稳定性等)。


多色彩电致变色纤维的连续化制备


研究团队以Cu@Ni金属纤维作为电极,依次在其表面涂覆ITO层、电致变色活性层,最后通过挤出成形的方法,将两根对电极平行包裹在电致变色活性层表面并形成聚合物保护层,从而得到平行双对电极结构的电致变色纤维。由于该变色纤维使用了不同的电致变色材料,因此可以实现灰和蓝、灰和品红以及黄和绿、深红之间的可逆颜色变化,并且变色速度较快。

金属纤维表面的ITO层可有效减少电致变色活性层中离子与金属电极之间的副反应,从而极大地提高了电致变色纤维的电化学稳定性,300次循环后,该纤维的变色效果几乎不变。此外,外层的聚合物对纤维的内层结构起到了有效的保护作用,电致变色纤维在100次弯折、100次水洗、20h光照和30h加热后仍具有较好的变色效果。


电致变色纤维的电化学稳定性


电致变色纤维的环境稳定性


在实际应用中,可利用针织的方式将该电致变色纤维编织成大面积织物,该织物在电压为-1.5V时,颜色变为蓝色,在电压为0V时,颜色恢复成灰色。电致变色织物的多颜色变化功能,可应用于人物伪装或者可穿戴显示,在未来的智能纺织品领域具有广阔的应用前景。


电致变色纤维的多功能应用


论文链接:https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.0c09589


(来源:纺织导报官微)