布料上色不用印染!苏大学生科研团队研制出结构色纤维

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 自然界拥有“神奇染色术”,蝴蝶的翅膀色彩斑斓,鸟儿的翅膀绚丽夺目……这些颜色是由翅膀特定结构产生的结构色。

  结构色是由纯物理结构产生的颜色,它来源于物体表面具有光学尺度的微纳结构与光相互作用产生的光学效应。近期,苏州大学纺织与服装工程学院的一支学生科研团队就基于这一原理,实现了在结构色纤维研发上的突破,真正做到布料上色无需印染。

  这支学生科研核心团队由3名本科生、2名硕士研究生和1名博士研究生组成,团队通过微流控技术,成功制备了具有皮芯结构的非晶结构色纤维——一种无需印染、绿色清洁的结构色纤维纱线。

  研究初期,团队成员经过多次实验,成功优化制备结构色纤维的材料。在此基础上,通过改变芯层中聚苯乙烯微球的尺寸得到了不同颜色的结构色纤维,纺丝后得到了不同颜色的结构色纤维,并且这些颜色覆盖了全部可见光谱。现代丝绸国家工程实验室检测报告显示,该团队制成的结构色纤维产品摩擦色牢度、皂洗色牢度均达到行业标准,并且无氟、无重金属元素。

  在苏州大学纺织与服装工程学院“双师制”+“全过程”实践指导模式下,2019级本科生韩颖从大一就加入了该课题的研究,并在几年间迅速成长为团队负责人。“我们在研究初期实地走访了苏州市吴江区和湖州市南浔区多家印染厂,了解到传统印染属于高污染、高耗能行业,环境污染及能耗问题较为严重。高温、高湿的浆纱和印染车间还可能导致纺织印染员工得职业病。同时,印染本身也存在染色不匀、致敏等弊端。与新兴染色技术相比,我们团队研发的结构色技术直接省去印染这一步骤,从根本上解决问题,不仅能提高生产效率,还能节能减排。”韩颖介绍说。

  目前,团队以第一或共同第一作者在《ACS Nano》等国际知名期刊上发表SCI论文9篇,以第一发明人申请发明专利3项,实用新型专利12项。2020年,以该技术为依托的湖州一泓环境科技有限公司成立,拥有专业的技术研发实验室和生产线,并通过ISO等相关资质认证,与多家企业达成合作。

  “结构色纤维有助于实现纺织业的绿色发展,有比较大的发展前景。目前,我们的产品多可应用于家用纺织、户外用品、旗帜横幅等领域。”该团队的指导老师、纺织与服装工程学院院长张克勤教授在谈到未来发展时说:“我们会继续拓展产品应用场景,比如通过加入其他化学物质,进一步探索结构色技术在高端防伪科技和颜色传感器领域的应用。同时也要进一步提高结构色纤维饱和度和亮度,通过电脑模拟的方法探究能够让微球在微观上排列更规整的纺丝条件。”

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