[发明专利]一种柔性电色纤维及利用静电纺丝技术制备柔性电色纤维的方法

说明书

本发明公开了一种柔性电色纤维及其制备方法。本发明柔性电色纤维包括六层，由内向外依次为：导电聚合物芯层、离子储存层、凝胶电解质层、电色层、透明导电层和透明薄膜封装层，其中，导电聚合物芯层的直径为80～800nm，离子储存层的厚度为50～300nm，凝胶电解质层的厚度为500～1000nm，电色层的厚度为100～500nm，透明导电层的厚度为80～200nm。本发明柔性电色纤维中的五层可以通过同轴电纺丝，一次成型得到单根同轴电色纤维，极大简化了柔性电色纤维的制备过程，且每根纤维都可以实现单独变色，变色速度更快；将本发明柔性电色纤维形成织物时，可以对每根纤维进行单独寻址变色调控，实现现有变色织物无法达到的变色效果，具有良好的应用前景和市场价值。

技术领域

本发明属材料领域，更具体地说，本发明涉及一种利用静电纺丝技术制备柔性电色纤维的方法及得到的柔性电色纤维。

背景技术

能够改变颜色的织物或者服装无论是在时尚、日用服装还是军事伪装上都是人们追求的目标，通过热、光、湿、压力或电场等因素为诱因改变材料对光谱的吸收可以实现变色，但是，热、光、湿度、压力等外界刺激因素不可或难以实现人为控制。通过外加小电场或电流控制实现人为可控变色，是智能变色材料的发展方向，其中电致变色材料及器件是首选。电致变色材料在外加电流或电场的作用下，发生电化学氧化或还原反应，其光学性能(透射率、反射率、吸收率)在可见光波长范围产生稳定的可逆变化，从而在外观上表现为颜色等的可逆变化。然而，要是将电致变色材料用于织物，必须具有柔韧性。

专利CN101819007B、CN101830090B、CN103257502A和CN103257501B分别公开了电致变色织物的制备方法，它们的共同点都是在织物的表面涂覆变色材料制备成平面层状结构，缺点是不利于弯折和纺织。CN102759835B专利通过在纤维芯材上构筑电色结构的方法，形成了同轴的柔性电色纤维，然而每层的制备过程都采用一种不同的制备方法，使得制备过程相当复杂，极大的降低了成品率和效率。专利CN102369478A也公布了一种能形成同轴电色纤维的方法，但是其形成电色器件需要两根纤维配合才能完成。

静电纺丝是一种简单有效地制备纳米纤维材料的方法，主要利用高压电场产生的静电力作用将具有一定黏度的高分子溶液拉伸形成直径为纳米到微米间的纤维。静电纺丝纳米纤维膜一般都具有一定的孔隙率，纤维连续，直径可调，在能源环境以及生物医药领域备受关注。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有将电致变色材料作为织物时存在的不利于弯折、制备过程复杂、效率低等缺陷，提供一种利用静电纺丝技术制备柔性电色纤维的方法及得到的柔性电色纤维。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种利用静电纺丝技术制备柔性电色纤维的方法，其包括如下步骤：

(1)将导电聚合物分散于溶剂中，形成导电聚合物芯层前驱体溶液；

(2)将电色纳米粉体分散于溶剂中，形成电色层前驱体溶液；

(3)将电解质分散于溶剂中，形成凝胶电解质层前驱体溶液；

(4)将离子储存纳米粉体分散于溶剂中，形成离子储存层前驱体溶液；

(5)将导电纳米粉体分散于溶剂中，形成透明导电层前驱体溶液；

(6)将步骤(1)～(5)所得的导电聚合物芯层前驱体溶液、电色层前驱体溶液、凝胶电解质层前驱体溶液、离子储存层前驱体溶液和透明导电层前驱体溶液分别装入5个推进器中，利用同轴电纺丝针头进行静电纺丝，得到含有五层的电色纳米纤维；

(7)在步骤(6)所得电色纳米纤维表面包裹一层透明薄膜并封装，得到柔性电色纤维。