基于天然蠶絲開發(fā)出熱致變色紗線

近日，上海科技大學(xué)物質(zhì)學(xué)院凌盛杰教授課題組基于天然蠶絲開發(fā)出可規(guī)模化生產(chǎn)的熱致變色紗線（TCSs），并進(jìn)一步加工成智能可穿戴動(dòng)態(tài)顯示織物，為功能化蠶絲纖維的生產(chǎn)制備和應(yīng)用，提供了切實(shí)可行的參考建議。

該項(xiàng)研究將成熟的紗線紡紗技術(shù)和簡(jiǎn)單的浸涂技術(shù)相結(jié)合，通過建立理論模型優(yōu)化相關(guān)生產(chǎn)參數(shù)，達(dá)到不同種類表面涂層的均勻性提升，最終獲得高性能TCSs的連續(xù)生產(chǎn)(>10 km)。在連續(xù)化紡絲過程中，研究人員還利用溶劑對(duì)蠶絲表面進(jìn)行可控部分溶解，來增強(qiáng)熱致變色涂料與蠶絲纖維的界面結(jié)合作用，提升復(fù)合纖維的界面穩(wěn)定性，同時(shí)保持了原始絲纖維的主體結(jié)構(gòu)和本身優(yōu)異的力學(xué)性能。

連續(xù)制備出的功能蠶絲纖維的強(qiáng)度、韌性及剛度與天然蠶絲相當(dāng)，并保持了一定的彈性。可通過自動(dòng)刺繡機(jī)將TCSs 紗線縫紉在各類織物上。該研究中采用的功能涂層為熱致變色涂料，因此所制備的織物可響應(yīng)環(huán)境溫度變化而發(fā)生顏色變化，如一種TCSs的熱致變色溫度為28℃，可以靈敏感應(yīng)手指的靠近。不同顏色和不同變色溫度的熱響應(yīng)織物，可適應(yīng)多種應(yīng)用場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)不同溫度下體溫調(diào)節(jié)變色衣物。并且功能織物在洗衣機(jī)清洗后保持穩(wěn)定。

此外，TCSs 還可以通過導(dǎo)電來控制變色，原理基于導(dǎo)電纖維在導(dǎo)電過程中的熱阻效應(yīng)。借鑒了紡織工藝中的包覆紗生產(chǎn)技術(shù)，連續(xù)制備出包纏結(jié)構(gòu)的TCSs/碳纖維復(fù)合紗線。實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)通過芯層碳纖維的電流強(qiáng)度來調(diào)控殼層TCSs 顯示的顏色。利用這種復(fù)合紗線，可與外電路連接構(gòu)建數(shù)字顯示織物，或在智慧服裝上實(shí)現(xiàn)多功能實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示。