電致變色顏色記憶微膠囊讓紡織品有記憶

近日，江南大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院付少海課題組賦予了紡織品神奇的顏色記憶能力，他們設(shè)計(jì)出了一種多彩和多級(jí)響應(yīng)的電致變色顏色記憶微膠囊。傳統(tǒng)的電致變色材料，電刺激即變色，在電刺激去除后，很快就會(huì)恢復(fù)到原始狀態(tài)。而新開發(fā)的電致變色顏色記憶微膠囊在不適宜條件下，基于任何強(qiáng)度的電刺激也不會(huì)變色，實(shí)現(xiàn)無色態(tài)的顏色記憶；當(dāng)給予一定的溫度，該變色微膠囊在電刺激下變色，此時(shí)先降低溫度隨后撤去電刺激，該材料仍然可以記憶變色后的顏色狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)有色態(tài)的顏色記憶。

這種智能材料記憶力很強(qiáng)且制備非常簡單。將熒烷染料、四丁基高氯酸銨和相變材料碳酸二苯酯混合，再利用溶劑揮發(fā)法進(jìn)行包覆，制備出電致變色顏色記憶微膠囊。在相變溫度點(diǎn)以上，碳酸二苯酯由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，將四丁基高氯酸銨和染料溶解，整個(gè)芯材體系相當(dāng)于一個(gè)電解液，在電刺激下，熒烷染料的中性態(tài)變?yōu)檠趸瘧B(tài)，顯色。此時(shí)，溫度降至室溫，碳酸二苯酯由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，芯材體系變成不良導(dǎo)體，除去電刺激后，該變色微膠囊可以記憶紅色狀態(tài)至少72 h。當(dāng)不需要顏色記憶時(shí)，只需將溫度調(diào)至碳酸二苯酯相變溫度以上，顏色記憶就可以很容易地恢復(fù)到無色記憶狀態(tài)。

對(duì)此，研究人員進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬驗(yàn)證，模擬了在沒有外部電源條件下，染料結(jié)構(gòu)由氧化態(tài)恢復(fù)至中性態(tài)過程的吉布斯自由能。結(jié)果顯示，在80℃，熒烷染料更容易發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，實(shí)現(xiàn)可逆電致變色；而在25℃，染料需要克服更高能量壘才能實(shí)現(xiàn)這種變化，從而實(shí)現(xiàn)顏色記憶功能。此外，他們還展示了該變色微膠囊在可穿戴電致變色顏色記憶型智能紡織品等方面的應(yīng)用，為顯色和變色的可控可調(diào)節(jié)提出一個(gè)新方案。