东华大学王宏志教授团队：可拉伸智能变色纤维

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近些年，随着可穿戴电子产品的日益普及和智能服装概念的兴起，智能纤维和织物引起了人们的广泛关注。智能变色纤维作为智能纤维的重要分支，在可穿戴显示、视觉传感和自适应伪装等领域有着广阔的应用前景。

东华大学材料学院王宏志教授带领团队人员，依托东华大学在纤维材料方向的学科与技术优势，利用电致变色、电热致变色及结构色原理，长期致力于实现纤维织物色彩的智能变化，搭建智能变色纤维的连续化加工平台，希望推动智能变色纤维在国家战略特需与时尚创意两个方面的应用。近期，王宏志教授团队利用多级多孔结构，制备了具有双导电通路的可拉伸导电纤维，通过导电纤维优异的电加热特性，获得了可拉伸电热致变色纤维。该纤维可完美地植入到织物中进行多种图案的编织，并实现多种颜色变化，在可穿戴显示、自适应伪装等智能服装领域具有广阔的应用前景。该项研究成果以题为“Stretchable electrothermochromic fibers based on hierarchical porous structures with electrically conductive dual-pathways”发表在Science China Materials上。图1. 可拉伸电热致变色纤维结构及导电机理示意图通过相转换法，在聚氨酯(PU)基体中构建了一维导电碳纳米管(CNTs)网络的多级多孔结构。通过在微孔表面沉积银纳米颗粒(AgNPs)，使可拉伸导电纤维内形成AgNPs和CNTs的导电双通路，从而有效提高了纤维的电导率和电热性能，保证了电子的正常传输，有效避免了纤维在拉伸状态下电导率的急剧衰减。导电纤维在60%应变下进行1000次拉伸/释放循环，纤维电阻仅增加了1.5倍。此外，通过连续的湿法纺丝方法可制备长达几米的可拉伸导电纤维，有效提高了其服用实用性，为变色纤维的大规模制备奠定了基础。图2. 可拉伸电热致变色纤维在不同应变和电压下的变色性能涂覆热致变色涂层后，所制备的电热致变色纤维可通过不同应变/电压两种模式实现纤维颜色的可逆変化。纤维在30%应变或5.2 V电压下可实现红色到蓝色的转变，在60%应变或7 V电压下完全转变为白色。在人体持续接触的安全电压下(24 V)，可实现2米长电热致变色纤维的颜色可逆変化。此外，可拉伸电热致变色纤维可完美地植入到织物中进行图案的编织，显示出其在智能服装领域广阔应用前景。

原文链接：

https://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SCMs/doi/10.1007/s40843-020-1404-y?slug=fulltext

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