本發(fā)明屬于智能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種具有應(yīng)力響應(yīng)的發(fā)光織物及其制備方法。

背景技術(shù)：

織物是當(dāng)今生活中不可或缺的材料，其應(yīng)用領(lǐng)域極為廣闊，包括衣著用織物、裝飾用織物、醫(yī)用織物、產(chǎn)業(yè)用織物等。雖然織物發(fā)展至今已經(jīng)有了數(shù)量龐多的種類，但傳統(tǒng)的織物不具有智能響應(yīng)性。隨著科技的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們已經(jīng)不再滿足于現(xiàn)有織物的單一功能。隨著可穿戴設(shè)備迅速發(fā)展并成為一股潮流，人們對(duì)織物的功能化需求日益強(qiáng)烈。例如，具有能量收集和存儲(chǔ)功能的織物已經(jīng)被開發(fā)出來(lái)?？梢灾鲃?dòng)發(fā)光的織物也有相關(guān)的研究，但是這類發(fā)光織物主要基于電致發(fā)光原理或長(zhǎng)余輝發(fā)光原理，發(fā)光常常受到限制。

機(jī)械力是自然界中普遍存在的，開發(fā)一種可以將機(jī)械力的能量直接轉(zhuǎn)化為光能的織物將是非常有意義的。利用織物機(jī)械運(yùn)功時(shí)的產(chǎn)生的能量而發(fā)光，不需要消耗電能等能量，因此這種織物的發(fā)光不受供能設(shè)備的限制，同時(shí)也符合可持續(xù)發(fā)展的要求。這種應(yīng)力發(fā)光織物，可以起到安全警示或娛樂(lè)裝飾等作用，也可以用于機(jī)械運(yùn)動(dòng)的監(jiān)測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種具有應(yīng)力響應(yīng)的發(fā)光織物及其制備方法。

本發(fā)明提供的具有應(yīng)力響應(yīng)的發(fā)光織物的制備方法，具體步驟為：

（1）將發(fā)光材料分散在彈性材料中，形成復(fù)合材料；

（2）將復(fù)合材料組裝在基底表面；

（3）在復(fù)合材料表面組裝一保護(hù)層；

（4）進(jìn)一步構(gòu)建發(fā)光織物。

步驟（1）中，所述發(fā)光材料選自具有應(yīng)力發(fā)光能力的材料，具體如氯元素、銅元素、錳元素、染料等材料摻雜的硫化鋅顆粒；又如銪元素、鈰元素等稀土金屬元素?fù)诫s的硅酸鹽體系或者鋁酸鹽體系等材料。

步驟（1）中，所述彈性材料為具有透光性能的材料，透光率為30%-100%。具體可以選用任意型號(hào)的聚二甲基硅氧烷、聚氨酯、聚乙烯醇等。

步驟（1）中，復(fù)合材料中發(fā)光材料分散在彈性透明材料中，形成一體;發(fā)光材料在復(fù)合材料中所占比例為1%-99%,優(yōu)選比例為10%-80%；復(fù)合材料通過(guò)熱固化、濕法擠出和融熔擠出等方式形成固體，熱固化的溫度在10℃-120℃，固化時(shí)間為10分鐘到72小時(shí)。

步驟（2）中，所述基底可以是織物或纖維；織物的材料可具有彈性，織物結(jié)構(gòu)為任意結(jié)構(gòu)，包括平紋、斜紋、緞紋等機(jī)織結(jié)構(gòu)、針織結(jié)構(gòu)，無(wú)紡布或網(wǎng)狀等結(jié)構(gòu)，例如機(jī)織、針織、無(wú)紡布、網(wǎng)狀等結(jié)構(gòu)，但不限于這些結(jié)構(gòu)，織物形狀與面積大小任意，優(yōu)選彈力布和彈力網(wǎng)。纖維材料可具有彈性，纖維結(jié)構(gòu)任意，包括普通圓形截面纖維、異形纖維和多股纖維等，纖維的直徑為0.001-50mm。長(zhǎng)度任意。

步驟（2）中，所述復(fù)合材料組裝在基底表面，當(dāng)基底為織物時(shí)，可以通過(guò)蘸涂、涂覆、膠合等方法組裝，圖案任意，復(fù)合材料所占織物基地底表面面積的0.1%-100%，厚度為0.01-5mm。當(dāng)基底為纖維時(shí)，可以使用蘸涂和澆筑模型等方法但不僅限于這些方法組裝，優(yōu)選蘸涂的方法；復(fù)合材料包覆纖維可均勻包覆在纖維表面；復(fù)合材料厚度為0.01-5mm。

步驟（3）中，所述保護(hù)層材料具有良好透光性，透光率為30%-100%，優(yōu)選復(fù)合材料中彈性材料，優(yōu)選透光率在90%以上的；所述保護(hù)層材料還具有良好的力學(xué)性能和耐候性能；所述保護(hù)層的厚度為0.01-10mm，優(yōu)選0.1-0.3mm；保護(hù)層較為均勻的包裹在復(fù)合材料表面，占復(fù)合材料表面的0%-100%，優(yōu)選5%-100%。

步驟（4）中，所述基于織物基底的發(fā)光器件，可直接作為發(fā)光織物；基于纖維基底的發(fā)光器件可通過(guò)紡織技術(shù)如平紋編織、斜紋編織、針織等方法但不限于這些方法，構(gòu)建成發(fā)光織物。

本發(fā)明中，所述應(yīng)力包括拉力、壓力、摩擦力等方式的力。

本發(fā)明中，所制備的應(yīng)力發(fā)光織物在受到拉伸或彎曲等應(yīng)力的作用下能夠發(fā)出相應(yīng)顏色的光，再次受到應(yīng)力作用后可再次發(fā)光，可重復(fù)性好。發(fā)光顏色可以調(diào)節(jié)，如可以通過(guò)在彈性材料中添加不同的染料或led熒光粉等，或者通過(guò)使用不同種類的發(fā)光材料及其混合材料來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)光顏色，可調(diào)節(jié)的顏色包括紅外、紅色、橙色、黃色、綠色、藍(lán)色、紫色、紫外；其發(fā)光強(qiáng)度也可以調(diào)節(jié)，如改變應(yīng)力的大小或頻率，調(diào)節(jié)復(fù)合材料中發(fā)光粉的含量等。

本發(fā)明所述的應(yīng)力發(fā)光織物具有應(yīng)力響應(yīng)的發(fā)光織物可作為時(shí)尚娛樂(lè)的裝飾作用，也可以為在弱光線環(huán)境下的工作者提供安全警示作用，或者作為傳感器用于檢測(cè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)。

附圖說(shuō)明

圖1為點(diǎn)陣狀應(yīng)力發(fā)光織物的效果與截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為基于織物基底的應(yīng)力發(fā)光織物的效果與截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為應(yīng)力發(fā)光復(fù)合纖維的制備示意圖。

圖4為基于復(fù)合纖維構(gòu)建的應(yīng)力發(fā)光織物的效果與截面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

（1）基于聚二甲基硅氧烷透明彈性材料的應(yīng)力發(fā)光復(fù)合材料的制備。

配制聚二甲基硅氧烷前軀體溶液：將聚二甲基硅氧烷預(yù)聚體與催化劑按9:1的比例混合均勻，抽真空，除去氣泡，作為聚二甲基硅氧烷前驅(qū)體備用。稱量7gzns:cu發(fā)光粉與3gpdms前驅(qū)體，混合攪拌均勻，抽真空除去氣泡，得到應(yīng)力發(fā)光復(fù)合材料。

（2）點(diǎn)陣狀應(yīng)力發(fā)光織物的構(gòu)建。

以聚二甲基硅氧烷彈性纖維編織的網(wǎng)織物為基底，在彈力線交叉處蘸涂復(fù)合材料，于70℃下固化30分鐘，隨后再蘸涂聚二甲基硅氧烷前軀體于70℃下固化30分鐘包覆保護(hù)層，這樣即可織物上制備一個(gè)具有應(yīng)力發(fā)光的點(diǎn)。通過(guò)在彈性網(wǎng)絡(luò)織物上有選擇的蘸涂含有不同種發(fā)光材料的復(fù)合材料，可以制備一個(gè)帶有不同顏色的漢字“旦”圖案的應(yīng)力發(fā)光織物，其效果與截面結(jié)構(gòu)如圖1所示。

實(shí)施例2

基于彈性織物基底的應(yīng)力發(fā)光織物的構(gòu)建。

首先將普通的商用彈性織物清洗干凈，晾干備用。通過(guò)3d打印的方法制備了三種圖案的模具，分別為字母“z”、“n”“s”的形狀。使用模具有選擇性地在織物表面涂覆稀釋過(guò)的實(shí)施例1中所述聚二甲基硅氧烷前驅(qū)體，在70℃下固化30分鐘；然后以同樣的方式在其表面涂覆一層實(shí)施例1中所述復(fù)合材料，在同樣條件下固化；最后，在以同樣的方式涂覆一層聚二甲基硅氧烷前軀體溶液固化后作為保護(hù)層，即可得到以彈性織物為基底的帶有“zns”圖案的應(yīng)力發(fā)光織物，其效果與截面結(jié)構(gòu)如圖2所示。

實(shí)施例3

（1）基于彈性纖維基底的應(yīng)力發(fā)光復(fù)合纖維的制備

應(yīng)力發(fā)光復(fù)合纖維的制備方法如圖3所示，首先在直徑為1mm的彈性聚二甲基硅氧烷纖維表面蘸涂實(shí)施例1中所述的復(fù)合材料，懸掛于70℃烘箱中，固化30分鐘取出，隨后在固化后的纖維表蘸涂一層實(shí)施例1中所述聚二甲基硅氧烷前驅(qū)體溶液，在相同條件下固化，即可得到應(yīng)力發(fā)光復(fù)合纖維。

（2）基于應(yīng)力發(fā)光復(fù)合纖維構(gòu)建應(yīng)力發(fā)光織物

將實(shí)施例3中所得的應(yīng)力發(fā)光復(fù)合纖維，通過(guò)平紋織布的方式編織成織物，即應(yīng)力發(fā)光織物，其效果與截面結(jié)構(gòu)如圖4所示。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于智能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種具有應(yīng)力響應(yīng)的發(fā)光織物及其制備方法。本發(fā)明將具有應(yīng)力響應(yīng)的發(fā)光材料分散在具有彈性透光材料中作為發(fā)光復(fù)合材料，進(jìn)一步組裝在織物或纖維基底表面，構(gòu)建具有不同結(jié)構(gòu)的應(yīng)力發(fā)光織物。發(fā)光織物在應(yīng)力作用下具有發(fā)光能力，發(fā)光亮度與材料本身以及施加應(yīng)力有關(guān)，同時(shí)發(fā)光的顏色也可以調(diào)節(jié)。通過(guò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)多種發(fā)光圖案的顯示。這種對(duì)應(yīng)力響應(yīng)的發(fā)光織物可以應(yīng)用于智能織物等領(lǐng)域，具有裝飾和警示等作用。

技術(shù)研發(fā)人員：彭慧勝;張靜;鮑戮克;孫雪梅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：復(fù)旦大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.07
技術(shù)公布日：2017.10.24