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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