【成果簡介】

近日，東華大學王宏志教授領銜的AFMG課題組采用雙層結(jié)構(gòu)的包芯紗（DCYs）作為可拉伸彈性基體，通過簡單的浸涂法依次制備了化學還原石墨烯（RGO）-TiO2導電層、PDMS保護層和熱致變色油墨層（圖1）。這種多層結(jié)構(gòu)設計保證了纖維在彎曲、扭曲以及拉伸等形變條件下纖維的拉伸以及變色穩(wěn)定性。（Journal of Materials Chemistry C， 2017， DOI： 10.1039/C7TC02471A）

【圖文導讀】

圖1.可拉伸電熱致變色纖維的結(jié)構(gòu)示意圖（a）、斷面SEM（b）以及制備流程圖（c）。標尺：300 μm

纖維導電層電阻率達到0.02 Ω·m，通過熱致變色油墨的調(diào)配和選擇，即可實現(xiàn)多彩的拉伸變色。纖維能在兩種不同的變色機制下實現(xiàn)兩種顏色的變化（黑色到綠色）或者三種顏色的變化（紅色到藍色到白色等）。對于拉伸/釋放轉(zhuǎn)變機制（圖2），在恒定電流下，隨著拉伸程度的增大，纖維電阻增加，焦耳熱產(chǎn)熱增大，使顏色根據(jù)溫度發(fā)生智能變化，即視覺傳感。

圖2. （a-b）在142 mA/cm的電流密度下，可拉伸電熱致變色纖維在拉伸過程中的數(shù)碼照片以及紅外熱成像照片；（c）可拉伸電熱致變色纖維在不同的拉伸下的反射光譜；（d）在142 mA/cm的電流密度下，電熱致變色纖維表面溫度以及相應的相對反射率（505 nm）與拉伸程度的關系；（e）在142 mA/cm的電流密度下，電熱致變色纖維在拉伸/回復循環(huán)過程中相對反射率（505 nm）與不同拉伸程度的關系；（f）電熱致變色纖維在不同電流密度下的反射光譜；（g）在284 mA/cm的電流密度下，電熱致變色纖維的從黑色變?yōu)榫G色的電流開關原位響應曲線。

對于電流轉(zhuǎn)換機制，所制備纖維在較大電流下能直接實現(xiàn)顏色的變化（圖3）。

這類可拉伸電熱致變色纖維能夠與傳統(tǒng)的針織、或者編織工藝相結(jié)合，為纖維的功能化智能化以及可穿戴領域的發(fā)展提供一種新的并且十分有效的方案。