科普 | 面料光敏、热敏和湿敏的原理与应用

变色服装最早由美国国防部研制作为士兵的“隐形衣”，可以随着周围的环境而变换颜色。20世纪80年代以后，变色服装在民用领域得到广泛应用。

进入21世纪后，变色服装的研制取得更大的进展，如日本研究了一种光色性染料, 能使合成纤维织物“染”上周围景物的颜色，把人的服装“融” 在自然景色中；英国科学家将液晶材料微胶囊加工成可印染的油墨，涂敷在一种黑色纤维表面，随身体部位不同以及体温变化而瞬息万变显示出迷人的色彩；我国试制的见光变色腈纶线，编织成衣料后能随光源变化转换色彩。

一、光敏变色：

光敏变色材料是一种能在紫外线或者可见光的照射下发生变色、光线消失后又可以逆变到原来颜色的功能性染料。光敏变色材料主要有氯化银、溴化银、二苯乙烯类、螺环类、降冰片二烯类、俘精酸酐类、三苯甲烷类衍生物、水杨酸苯胺类化合物等。目前，光敏变色材料已发展到有4个基本色：紫色、黄色、蓝色、红色。这4种光变材料初始结构均为闭环型，即印在织物上没有色泽，当在紫外线照射下才变成紫色、黄色、蓝色、红色。

光敏变色纺织品有明显的优点，它制成的织物具有手感好、耐洗涤性好，且变色效果较持久等特点。

•溶液纺丝法是将即将变色化合物和防止其转移的试剂直接添加到纺丝液中进行纺丝。

•熔融纺丝法是将变色基团引入聚合物中，再将聚合物纺成纤维。

•共混纺丝法是将变色聚合物与聚酯、聚丙烯、聚酰胺等聚合物熔融共混纺丝。或把变色化合物分散在能和抽丝高聚物混融的树脂载体中制成色母粒，再混入聚酯、聚丙烯、聚酰胺等聚合物中熔融纺丝。

二、热敏变色：

热敏变色材料之所以能够变色是由于变色体能引起内部结构的变化，从而导致颜色的改变，当温度降低时，颜色又复原。相对于光敏染料, 国内外对热敏染料的研究要多得多，尤其是在应用于纺织品印花方面，取得了一定的成果，已有一系列的热敏印花产品问世。

无机类热敏变色材料：

无机类热敏变色材料主要为过渡金属化合物。具有代表性的化合物为碘化汞的复盐，在特定温度下它们发生相变引起变色。许多过渡金属化合物的水溶液也发生热变色，适当改变组分组成配比还能调节变色的温度 。无机类热敏变色材料在纺织品加工中的应用并不多， 原因在于其变色通常在溶液中，或高温条件下，或不可逆。而较为理想的纺织品应用变色材料应是可逆的变色，且为固体或微胶囊状态。此外，这类无机化合物大多有毒，故主要用于热指示涂料。液晶类热敏变色材料 胆甾型液晶具有层状分子结构，层内分子长轴相互平行，各层分子轴向与邻层分子轴向都略有偏移，使得液晶分子呈螺旋状结构，因而表现出独特的光学性质。液晶类热敏变色材料的缺点主要在于价格昂贵。此外，它对化学物质非常敏感，容易降低变色效果。这些都使其在纺织品上的应用受到一定程度的限制。

如我国生产的RT系列就属于热敏变色产品。织物在使用过程中，随季节、地区不同，室内、室外温度不同，而呈现多变的色彩，目前能够生产变色涂料并掌握加工技术的主要是英国、日本以及我国的台湾地区等。

有机类热敏变色材料：

有机类热敏变色材料也有缺点，如有些变色不明显，有些牢度不够理想。此外，它们的变色灵敏性也不如液晶，变色的温度宽度一般不大。但其最大优点是材料易得，加工难度相对较小，所以用于一些要求不高的热变色印花。

三、湿敏变色：

湿敏变色材料变色的主要原因是空气中的湿度导致染料本身结构变化，从而对日光中可见光部分的吸收光谱发生改变，同时环境湿度对变色体的变色有一定的催化作用。湿敏变色染料变色印花浆主要成分是变色钴复盐，应用时通过粘合剂将变色体牢固地粘附于织物上。为了使变色灵敏，需要加入一定的敏化剂以帮助变色体完成这一过程，同时还加入了一定的增色体，以提高变色织物色泽的鲜艳度。

如果将印花色浆中变色涂料巧妙结合，用于毛巾、浴巾、手帕泳装、沙滩服等，可获得别致的印花图案。干燥时为白色，润湿后则显透明感而花型消失。