光致发光与变色纤维发展趋势

光致发光与变色纤维由于响应速度快、操作方便，在民用功能纤维与纺织品中将发挥不可替代的作用

发光纤维是指在外界条件（包括光、电、磁、压力、温度等）激发下，发光中心发生电子跃迁而产生可见光的新型功能纤维。由于光致发光与变色纤维具有优异的隐身、伪装、防伪和荧光指示等功能，已经被广泛用于航天航空、军事装备、及性显示、特种过程监控、产品防伪识别等领域。

随着高分子功能改性技术的不断进步，使得一些新型光致发光与变色材料走入高分子的世界，并通过与纺丝工艺的有机结合，使得单基色、多基色以及智能调色发光纤维相继问世并量产。如日本Kanebo 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光致变色材料包覆在微胶囊中制成光致变色织物。而相应产品在美国、韩国也有销售。除服用产品外，随着多种形貌纳米发光与变色纤维的研发，有机光致发光材料在纳米限域空间中被均匀分散，其发光功能达到最佳，这使得纳米发光纤维及其纤维膜在稀有和有害气体快速荧光指示方面展现出了极大优势和较好的产业化前景。随着有机发光材料表面改性技术的不断进步，有机发光与变色材料的热分解温度将步入中高温区域（350℃～400℃），在聚苯硫醚、芳纶等耐高温纤维应用领域，有机发光与变色材料将会占有一席之地，而聚合物耐高温纤维产品在荧光指示的监控下，也将揭开在使用过程中的性能衰减的神秘面纱，这对高性能纤维以及其复合材料的结构与性能的优化重组具有重要意义。

光致发光与变色纤维的分类

按照添加的发光材料的组成不同可分为无机光致发光纤维和有机光致发光纤维：按照发光功能的不同可分为蓄光型光致发光纤维、光致发光纤维和光致变色纤维；按照发光的颜色可分为单基色发光纤维、多基色发光纤维和智能调色光致发光纤维（智能调色光致发光纤维一般为温度、湿度、光线、pH 等多重响应为一体的光致发光纤维）。而按照纤维的结构设计与加工方法可将光致发光纤维分为本征光致发光纤维、通用型光致发光纤维和纳米光致发光纤维。本征光致发光纤维是基于蝴蝶、变色龙等动物光致发光与变色的仿真机理，通过纤维表面结构的设计与调控，结合太阳光线的折射机理而制备的一类光致发光纤维，也称为结构变色纤维。通用型光致发光纤维是指通过光致发光材料的掺杂与改性，结合传统纺丝方法制备的直径在1μm～10μm 的光致发光纤维，主要包括PP 光致发光纤维、生物基光致发光纤维以及PET 光致发光纤维等。纳米光致发光纤维是指利用静电纺丝技术、闪蒸纺丝技术等制备的直径在50nm～600nm 的光致发光纤维。按照纤维表面结构的不同，纳米光致发光纤维又分为表面光滑的纳米发光纤维、多孔状纳米发光纤维和蛛网状超细纳米发光纤维。

光致发光与变色纤维的发展现状

PP 光致发光纤维

20世纪90年代，东华大学、江南大学基于SrAl2O4:Eu2+,Dy3+等无机稀土发光材料的优异发光特点通过熔法纺丝制备了蓄光型PP 光致发光纤维，这种发光纤维通过几分钟的紫外光照射后可持续发光几个小时，在环卫、煤矿等特殊做业群体的工装上发挥了重要作用。在本世纪初，天津工业大学通过有机光致发光材料的表面改性，将具有一定热稳定性的苯甲酸类稀土发光材料通过熔法纺丝制备出具有防伪效果的PP光致发光纤维，这种纤维在特定波长的紫外光照射下会显现出可见光，去除紫外光后颜色会瞬间消失，在特种产品的防伪标识上得到了应用。

生物基光致发光与变色纤维

2016年，新乡化纤股份有限公司通过表面包覆技术将光致变色发光材料引入传统的纤维素纤维生产工艺，制备出具有光致发光与变色效果的纤维素纤维。该产品的研发成功，对拓展纤维素产品的应用具有重要意义。2018年，青岛大学将光致变色材料、温敏变色材料和长余辉发光材料添加到纤维中，赋予海藻纤维和聚乙烯醇纤维一系列的光致发光与变色性能。当光致变色材料质量分数为0.3%时, 纤维具有平整光洁的外观形态, 其拉伸断裂强力为48.36cN，比同条件下制备的纯海藻纤维提高12%。纤维在光照下可迅速变色，并在移离光源后1min 内褪色完全。光致变色纤维在光照20 次后变色、褪色效率未发生明显变化，耐久性较好。

PET 光致发光纤维

2017年，天津工业大学、南开大学和天津孚信科技有限公司通过微胶囊改性技术将光致变色材料进行表面改性后，利用PET 熔法纺丝工艺制备出在太阳光下呈现出红光的PET 光致发光纤维产品。2018年，天津工业大学通过表面包覆改性与结构设计将有机光致发光与光致变色材料有机结合，制备了多基色光致发光纤维。该产品基于红、绿、蓝3 种调色机理，在不同紫外波长照射下可产生多种颜色的发光效果，在PET 服饰中将具有较好的应用前景。

纳米光致发光纤维

静电纺丝技术是一种在室温或较低温度下制备纳米纤维的加工方法，这为多种发光材料在纳米发光纤维上的应用提供了方便条件。通过静电纺丝技术，聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚酯、醋酸纤维素、聚乳酸、甲壳素等20 多种光致发光与变色纤维与纤维膜产品被国内外研究人员相继成功制备。研究内容覆盖材料、化工、生物、电子、医学、能源、航空、航天等诸多领域；产品应用涵盖服装、制药、环境、石油化工、防伪标识、气体传感器、人体健康监测器等产品。其相关产品在特定功能、特定领域上具有重要的应用价值。

光致发光纤维面料。

光致发光与变色纤维发展趋势

随着人们安全意识的不断增强，产品防伪与环境的安全检测将会受到人们的普遍关注。光致发光与变色纤维由于响应速度快、操作方便，在民用功能纤维与纺织品中将发挥不可替代的作用。基于此，光致发光与变色纤维的研究可能呈现以下趋势。

长效性光致发光与变色纤维

可循环利用是纤维产品发展的重要课题，具有可恢复功能的光致发光与变色纤维产品在循环使用上具有重要意义。

复合型舒适光致发光与变色纤维

舒适性是服用产品的重要评价指标，所以研究开发与成纤聚合物高度亲合的有机光致发光与变色材料，制备出具有较好舒适性和多种功能的光致发光与变色纤维可有效推进光致发光纤维的广泛应用。

环保型光致发光与变色纤维

开发以生物可降解聚合物为主体的光致发光与变色纤维，是光致发光纤维近期研究的重要课题。

超高温光致发光纤维

具有较好发光强度、较长荧光寿命和较高量子效率的有机、无机耐高温光致发光纤维在特种应用领域将具有潜在应用价值。

结语

随着我国环保安全标准与法规的建立，人们的安全环保意识将会不断提高，光致发光与变色纤维将会越来越受到人们的广泛关注，在荧光防伪与有害气体快速检测上将发挥重要作用。