1.5 善变的伪装者
——变色纤维

变色纤维是指在受到光、热、水分或辐射等外界条件刺激后，可以自动改变颜色的功能纤维。通常的变色纤维内都含有可以响应外界刺激的功能材料，其受到外界刺激后能够改变化学结构，从而显现出不同的颜色。变色纤维按其变色原理可分为光致变色、温致变色及湿敏变色三大类。

光致变色指某些物质在光线照射下产生变色现象，而在另外一种波长的光线照射下，又会发生可逆变化回到原来的颜色。如在亚马孙雨林里有一种荧光翼凤蝶，其翅膀在阳光下会变幻色彩，时而金黄，时而翠绿，有时还会由紫变蓝。科学家们研究发现，在其翅膀上有许许多多显色和不显色的鳞片，显色鳞片比不显色鳞片窄2μm左右，两者以0.7μm的间距，有规则地排列在翅膀上。当阳光照射到翅膀上时，这些鳞片对入射光会引起不同程度的反射、折射和交叠干涉，从而带来变幻无穷的色彩感觉。根据这种现象，仿生学家依据蝴蝶翅膀色彩的变化，设计了一种变色纤维，如图1-23所示。

光致变色纤维的制备还可以通过光色性染料对纺织材料进行染色获得。早在1989年，国外科学家就发现了某些固体或液体化合物具有光致变色的性质，具有光敏变色特性的物质通常是一些有异构体的有机物，如萘吡喃、螺呃嗪和降冰片烯衍生物等。这些化学物质因光的作用发生与两种化合物相对应的键合方式或电子状态的变化，可逆地出现吸收光谱不同的两种状态，即可逆的显色、褪色和变色。以这些物质作为添加剂的光色染料在一般情况下处于稳定状态，受到某种色光照射后就变成不稳定状态，颜色发生变化，光线变换后又回复到原来的稳定状态。所以，以这种染料加工而成的纤维像变色龙那样会“随光变色”。目前，光致变色材料已发展到有4个基本色：紫色、黄色、蓝色和红色。这4种光变材料初始颜色为白色，即印在织物上没有色泽，当在紫外线照射下才变成紫色、黄色、蓝色和红色。

光致变色纤维最先的应用实例是在越南战争时期，美国一氰胺公司为满足美军对作战服装的要求而开发的一种可以吸收光线后颜色改变的织物，战士穿了这种迷彩服，如图1-24所示，可以随地貌不同，交替变换成相应的颜色。在树林里，军装呈深绿色；来到草坡上，变成麻黄色；伏在野草未发的大地上，浑黄如土。在民用领域，光致变色纤维主要运用于娱乐服装、安全服、装饰品以及防伪标识上（图1-25），如日本佳宝丽（Kanebo）公司的光敏变色织物，由这种织物制成的T恤衫早在1989年就供应市场了。美国的克莱姆森大学（Clemson University）和佐治亚理工学院（Georgia Institute of Technology）等几所大学最近已经开始研究改变光敏纤维的表面涂层材料，而使纤维的颜色能够实现自动控制。我国的东华大学采用淡黄绿色的三甲基螺呃嗪为光敏剂，与聚丙烯切片共混后制成切片经高温熔融纺丝形成的光敏纤维也具有良好的性能，这种纤维经过紫外线的照射后能迅速地由无色变为蓝色，光照停止后又可以迅速变为无色，并且具有良好的耐洗性能和一定的光照耐久性。进入21世纪后，变色服装的研制取得更大的进展，如日本研究了一种光色性染料，能使合成纤维织物“染”上周围景物的颜色，把人的服装“融”在自然景色中。当前，科学家们正在研制另一种能延长不稳定状态的新型变色纤维。这种变色纤维受到一定色光照射后，新产生的颜色可以保持24 h。这样，就等于每天穿一件新衣服了。

其次，湿敏变色纤维则是指通过在织物表面黏附特殊结构的颜料，利用这种颜料可以随湿度变化而颜色变化的性能，而使纤维产生相应的色彩变化，而且这种变化也是可逆的。湿敏变色材料变色的主要原因是空气中的湿度导致染料本身结构变化，从而对日光中可见光部分的吸收光谱发生改变。湿敏变色染料变色印花浆主要成分是变色钴复盐，应用时通过黏合剂将变色体牢固地黏附于织物上。为了使变色灵敏，需要加入一定的敏化剂以帮助变色体完成这一过程，同时还加入了一定的增色体，以提高变色织物色泽的鲜艳度。如果将印花色浆中变色涂料巧妙结合，用于毛巾、浴巾、手帕、泳装（图1-26（a））、沙滩服等，可获得别致的印花图案。干燥时为白色，润湿后则显透明感而花形消失。

除上述两种变色纤维外，英国科学家还开发了一种温致变色纤维，科学家将液晶材料微胶囊加工成可印染的油墨，涂敷在一种黑色纤维表面，随身体部位不同以及体温变化而瞬息万变显示出迷人的色彩。如果用它制作模特儿穿着的表演服装，那么就可以尽情施展自己会变色的“才艺”；如果用它制成运动衣裤，如图1-26（b）所示，就可以在运动员进行训练时观察他们热量的散发和体能的消耗状况；给病人穿上用这种衣料制成的病员服，就可以观察到病人体温的变化，甚至发现肿瘤的部位，因为肿瘤会散发出比正常机体更高的热量；用它制成婴儿尿布，那么在婴儿尿床之际，立刻会因颜色的变化而引起保育人员的注意。