蓄光纺织品的研究现状与应用

张薇薇，袁志磊，蔡佳仕，林立虎

（上海海关工业品原材料与检测技术中心，上海 200135）

近年来，随着科技的不断发展，具有自传感、自修复和自检测等功能的智能纺织品引起了人们的广泛关注，其中蓄光纺织品逐渐在市场上崭露头角。蓄光纺织品一般是金属硫化物、稀土材料等与纺织纤维加工而成的各类织物及其制品，一种是采用蓄光印花浆料的蓄光印花织物，另一种是采用蓄光纤维经过纺纱织造而成的蓄光纺织品。蓄光纺织品能够接受太阳光或灯光的照射并将能量储存起来，移至暗处后该能量转换成可见光慢慢释放出来，并可以持续一段时间，且该纺织材料能够无限次循环使用，是一种环保、节能的新型产品。

基于蓄光纺织品的蓄光-发光特性，可广泛应用于各行各业，在交通运输、夜间作业、航空航海和消防应急领域，蓄光纺织品起着一定的引导指示作用，易被救援人员发现，可有效降低事故的发生，减少人员伤亡与经济损失［1］。在电影院使用夜光地毯，既可以方便人们寻找座位，当危险发生时，又可以让人们有秩序地撤离。在夜间运动、跑步服装中，蓄光纺织品可以提高辨识功能，避免发生安全事故。此外，在日常生活中，蓄光纺织品还可以增加服装或家纺面料的美化装饰效果。

1 蓄光纺织品的发光机理

蓄光面料之所以能够发光，主要源于蓄光纤维或蓄光涂层中含有Eu、Dy 等稀土元素，稀土元素具有丰富的电子能级，可以发生多种能级间的跃迁。蓄光材料中丰富的电子能级受到可见光的照射时，电子能够从基态或低能级向高能级跃迁，由于能量不均衡，部分电子又跃迁回基态释放能量，产生即时发光，其他电子则通过弛豫作用，将其储存在蓄光材料特有的陷阱能级中，产生光的吸收。当移至暗处，电子从激发态的高能级跃迁到基态或低能级时，将储存的能量慢慢释放出来，从而产生发光现象［2］。稀土元素电子跃迁能级间的能量差不同，就能发出不同颜色的光。

2 蓄光纺织品的分类与制造

蓄光纺织品根据制造工艺主要分为：蓄光纤维纺织品，由蓄光型功能纤维织造而成；蓄光涂层纺织品，将稀土铝酸盐等材料利用涂层技术整理而成。

2.1 蓄光纤维纺织品

蓄光纤维纺织品是在涤纶、锦纶或丙纶等聚酯材料纺丝液中加入蓄光材料和助剂，采用特种纺丝工艺生产出具有发光特性的蓄光纤维，并通过织造技术制成各类纺织品。蓄光纤维的制造方法主要包括熔融纺丝法和溶液纺丝法。熔融纺丝法是将蓄光材料与聚合物共混熔融纺丝，溶液纺丝法是将蓄光材料溶解在纺丝原液中再进行纺丝。两种方法相似，但熔融纺丝法对蓄光材料的要求比较高，如耐氧化、耐高温等，生产受到一定的限制，开发具有耐高温、耐氧化的蓄光材料或降低熔融纺丝温度是优化该方法的关键［3］。而溶液纺丝法对温度的要求较低，但要求蓄光材料能够溶解在纺丝液中，因此无机蓄光材料不适用该方法，寻找与纺丝液相容性好的蓄光材料是实现该方法的关键［4］。

蓄光纤维纺织品能够使蓄光材料均匀地存在于纤维的整个结构中，因此发光特性不会受水洗、摩擦、日晒等外部因素的影响，无毒无害，能够循环使用。但发光亮度会受纺织品组织结构、织物密度和厚度等因素的影响，组织结构紧致、密度大且厚度大的织物蓄光性能更优。并且改变织物织造结构就可以呈现不同亮度、不同风格、不同图案的纺织品，操作简单、方便、可塑性强［5］。近期研发的稀土蓄光纤维在可见光下具有各种色彩，在没有光照的时候，自身也能发出不同颜色的光［6］。因此，最终产品无需染色也能实现美观要求，避免了染料对纤维发光性能的影响，也避免了染整工艺对环境的污染［7］。

2.2 蓄光涂层纺织品

蓄光涂层纺织品主要包括蓄光整理纺织品和蓄光印花纺织品。蓄光整理纺织品是将蓄光材料与整理助剂按一定比例配制成整理溶液，将织物浸入其中，经过一系列后整理工序后，使涂层材料均匀地涂敷于织物表面；蓄光印花纺织品是将蓄光物质、黏合剂、增稠剂等配成印花浆料，根据设计的印花图案印制在面料或服装上（工艺流程：待印半制品→印花→焙烘→柔软拉幅）。夜光印花布的底色最好是白色、黄色或浅蓝色，以白色的夜间发光效果最好。蓄光涂层纺织品在加工时，涂层溶液中可以添加不同颜色的染料，从而制成色彩鲜艳的各色图案。在有光照的时候，该纺织品与普通纺织品并无差异，只有将其移至黑暗处才能发光，并呈现出奇特的视觉效果［8］。

蓄光涂层纺织品与蓄光纤维纺织品相比，具有生产工艺简单、流程短、节约能源等特点。但由于是将涂层溶剂包覆在纺织品表面，所以织物手感、服用性能较差，且经过洗涤后容易脱落，影响发光性能。同时耐日晒、耐摩擦和耐气候性也差强人意，发光效果随着使用时间的延长而逐渐降低。因此，在蓄光涂层纺织品的生产中，蓄光材料、涂层剂和助剂的选择至关重要［8］。

3 蓄光纺织品的应用

蓄光材料只要吸收10 min 的可见光就能将光能储存于纤维中，在黑暗处持续发光数小时，明显区别于周围的环境，呈现出不同的视觉效果。基于这种特性，蓄光纺织品可广泛应用在纺织服装、交通运输、航空航海、夜间作业、消防应急、日常生活及娱乐休闲等领域［9］。

3.1 警示性功能服装

基于蓄光纺织品的发光性能，应用在交通警察的服装上，可以避免传统反光条警服在无光环境中不发光的缺陷，能够在黑暗处持续发光，提高了交警的工作安全性；应用在消防警服中、在硝烟滚滚的火势中、在停电的状态下，能够提高自己和同伴的辨识度，快速解救受困人员且能较好地保护自身安全；应用在远洋轮的工作服装上，使船员在恶劣的天气环境或在危险中易被发现而减少伤亡［10］；应用在矿工的工作服上，便于矿工在漆黑的矿井中相互联络，遭遇事故时便于开展救援［11］；应用在夜跑服装和中小学生的校服上，避免由于光线较暗而出现交通事故。

3.2 装饰性服装

蓄光纺织品可以应用在T 恤衫、背心、内衣、牛仔裤、风衣等日常生活服装或舞台服装上，将蓄光材料和服装相融合，不仅能够拓展设计师的设计空间，还能激发无限的创造潜力。在传统日常服饰上，蓄光材料增添了新的元素，打破了传统服饰的款式限制，更具新意，尤其是对追求个性的年轻人极具吸引力，特别适合年轻人在迪厅、酒吧等灯光昏暗的场所进行展示；儿童穿戴这种夜间发光的服装和鞋帽，可以增加儿童服装的趣味性，满足他们的好奇心；舞台表演者穿上具有发光特性的服装，在灯光关闭后，可根据服装发出的各色光编排不同的造型，呈现出奇特的舞台效果，给观众不一样的视觉冲击［12］。

3.3 家用纺织品

蓄光纺织品在家纺面料中的应用也相当广泛，主要有窗帘、门帘、台布、鞋带、地毡、挂毯、毛毯、沙发、绣花线等［13］。在刺绣方面的应用也相当广泛，在窗帘上绣出星星等图案，在夜晚睡觉时也仿佛置身野外一般，不仅起到装饰作用，而且起到一定的照明效果，给人新奇、实用的感觉［14］。蓄光纺织品应用在地毯上，还可以引导人们在黑暗中找到行走的方向。

3.4 毛绒玩具

现代社会的发展使玩具不仅仅是儿童的专有产品，而是成为一种大众化的娱乐工具。将蓄光纺织品应用在毛绒玩具上，增加个性化元素，这种玩具白天与普通玩具十分相似，一旦置于黑暗环境中便通体透亮，非常吸引儿童及年轻消费者的目光［15］。如2010年上海世博会特许商品——吉祥物海宝投放市场后，受到了国内外游客的广泛关注，与此类似的夜光纺织品在玩具市场悄然走俏。同时低亮度的蓄光毛绒玩具还能给害怕夜晚黑暗的孩子提供一些安全感，提高睡眠质量。

3.5 产业用纺织品

蓄光纺织品可以应用在夜间军事训练的降落伞等装备上，使训练人员更安全；由蓄光纤维制作的绳索可被应用到夜间救援等方面，大大提高工作人员的安全性［16］；蓄光纺织品还可以应用在适合全天候使用的卫生包上，以方便卫生员在无光的环境中快速实施卫勤保障［17］；在日本等渔业发达国家，蓄光纤维已经被制作成渔网投入实际生产中，利用一些鱼类的趋光性，可以在一定程度上提高捕捞量；将蓄光纺织品添加到消防器材上，即使在黑暗的环境中，也可以马上看到消防人员和消防器材，达到自救和被救的目的［18］；蓄光纺织品制作的标记物，可以给夜间行驶的驾驶员发出提示信号，避免交通事故。

4 结语

蓄光纺织品是一种具有光致发光特性的功能性纺织品，广泛应用于交通、航海、消防、军事、日常生活等领域，不仅能够提高纺织品的安全警示性，还能够增添趣味性和艺术效果，因此蓄光纺织品具有较好的市场竞争力和良好的发展前景。目前蓄光纤维的生产方法普遍存在无机稀土发光粉颗粒较大造成生产难度大、可纺性差、纤维机械强度下降、发光效果不够理想等缺点，需进一步研究通过高新纳米技术，采用稀土铝酸盐发光材料和纳米级助剂，生产出亮度高、余辉时间长、物理性能优良、可纺性好的蓄光纤维。随着蓄光纤维种类的丰富、发光性能的改善、光谱规律的发掘，可以更多地应用于航空航天、防伪等高科技领域。