《聚合物相分離製備非晶結構色纖維與機制研究》是依託蘇州大學，由張克勤擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：聚合物相分離製備非晶結構色纖維與機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張克勤
- 依託單位：蘇州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
印染是紡織行業中的關鍵工藝，同時也是紡織行業中高污染、高能耗和資源浪費的主要來源。前期關於膠體微球光子晶體纖維的研究表明，膠體微球組裝形成的光子晶體纖維具有力學強度低、有色差（顏色隨觀察角度變化）的特點，制約了這種纖維的廣泛套用。本項目擬通過相分離技術製備非晶結構色纖維，主要出發點是進行鸚鵡羽毛的結構仿生，了解無序非晶結構產生結構色的機理。研究內容包括：天然鳥類羽毛結構的精確表征和數值建模，以及非晶結構生色的機理；聚合物相分離人工結構與天然結構的比較，通過靜電紡絲快速進行相分離參數的調控，從而研究結構影響光學性質的規律；聚合物相分離技術與現有的濕法紡絲結合製備具有一定力學強度的結構色纖維，以及織物批量生態染色技術的研究。項目成果有助於發展一種力學強度強（與普通合成纖維相當）、無色差的纖維製備技術，並有可能發展批量生產的生態纖維染色工藝。
結題摘要
印染是紡織行業中的關鍵工藝，同時也是紡織行業中高污染、高能耗和資源浪費的主要來源。前期關於膠體微球光子晶體纖維的研究表明，膠體微球組裝形成的光子晶體纖維具有力學強度低、有色差（顏色隨觀察角度變化）的特點，制約了這種纖維的廣泛套用。本項目實施過程中探索了非晶結構色纖維的機理和製備過程，通過包括靜電紡絲等技術成功製備了結構色纖維以及結構色面料等物理顯色材料。 在微觀成型過程中利用相分離原理解釋了無序非晶結構產生的機制與生色和光學性能的關聯，聚合物相分離技術與現有的濕法紡絲結合製備具有一定力學強度的結構色纖維，以及利用原子層沉積、靜電噴塗法和電子束沉積進行織物批量生態染色技術的研究。主要研究內容包括：（1）對於天然鳥類羽毛和昆蟲類（蝴蝶等）翅膀等天然非晶結構色樣品進行了精確表征和數值建模計算，對於無序非晶結構產生結構色的機理有較為深入的理解。（2）利用靜電紡絲技術製備了結構色纖維，通過調節紡絲過程中聚合物相分離參數的調控，獲得覆蓋可見光譜的結構色纖維，並且顯色機理是通過納米顆粒的米散射共振所產生的。但是所得到的非晶結構色纖維所形成的無紡布的力學性能不是很理想，需要進一步增強。（3）採用靜電噴霧技術，實現了複雜表面的非晶納米顆粒結構色鍍層。納米顆粒溶液在噴霧飛行過程中產生相分離、形成無方向性無序納米顆粒團聚簇，在複雜表面形成均勻鍍層。缺點是在非晶結構色鍍層的牢度和耐洗性不好，在添加交聯劑後得到大幅提升。（4） 採用原子層沉積（ALD）技術，將高折射率材料前驅體通過調控相分離參數在複雜表面（包括纖維和面料）形成反射膜層，得到顏色可調的（調節鍍層厚度）結構色面料。纖維和面料的其他性質沒有受到影響，同時鍍層的牢度具有很好的耐洗性。另外電子束蒸發沉積的技術也用來進行無機光學材料的沉積來製備結構色材料，具有較好的顏色和附著強度。項目已經發展了幾種力學強度強（與普通合成纖維相當）、無色差的纖維和面料製備技術，並有可能發展批量生產的生態纖維染色工藝。
