運(yùn)用稀土長(zhǎng)余輝發(fā)光材料研制開發(fā)的發(fā)光紡織品,以其獨(dú)特的發(fā)光性能備受人們關(guān)注,近年來(lái)已經(jīng)廣泛運(yùn)用于紡織服裝、休閑娛樂(lè)、交通警示、消防應(yīng)急等各個(gè)領(lǐng)域[1]。
1·稀土長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的種類
常用的稀土長(zhǎng)余輝發(fā)光材料均由稀土激活,種類有硫化物、堿土鋁酸鹽和硅酸鹽。
1.1稀土激活的硫化物長(zhǎng)余輝材料
近年來(lái),稀土離子的摻雜使硫化物長(zhǎng)余輝發(fā)光材料取得長(zhǎng)足發(fā)展。這些硫化物長(zhǎng)余輝材料以稀土離子摻雜(常見(jiàn)的有Eu2+、Dy3+等)作為激活劑,這類發(fā)光材料顏色多樣,但發(fā)光強(qiáng)度低,余輝時(shí)間較短。常見(jiàn)的硫化物長(zhǎng)余輝發(fā)光材料有ZnS:Eu2+、CaBaS:Cu+,Eu2+、CaSrS:Eu2+,Dy3+等。
1.2稀土激活的堿土鋁酸鹽長(zhǎng)余輝材料
稀土激活的堿土鋁酸鹽長(zhǎng)余輝材料是近年來(lái)研究最多、應(yīng)用最廣泛的一類長(zhǎng)余輝材料,鋁酸鹽長(zhǎng)余輝材料發(fā)光效率高、余輝時(shí)間最高可達(dá)30h以上,化學(xué)性能穩(wěn)定,無(wú)放射性污染,發(fā)光顏色較為單一,為黃綠色。常見(jiàn)的堿土鋁酸鹽長(zhǎng)余輝材料有SrAl204:Eu2+,Dy3+和BaAl204:Eu2+,Dy3+等。
1.3稀土激活的硅酸鹽長(zhǎng)余輝材料
硅酸鹽長(zhǎng)余輝材料化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,耐水性甚好,但發(fā)光性能仍不如鋁酸鹽材料。常見(jiàn)的硅酸鹽長(zhǎng)余輝材料有Ca2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+,Nd3+和CaMgSi2O6:Eu2+,Dy3+,Nd3+等。
2·稀土長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的發(fā)光原理
稀土長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的發(fā)光原理目前并無(wú)統(tǒng)一定論,但大多學(xué)者存在以下共識(shí):稀土元素具有豐富的電子能級(jí),可以產(chǎn)生多種能級(jí)間的躍遷,如圖1所示,當(dāng)稀土長(zhǎng)余輝發(fā)光材料接受光照時(shí),材料的晶格溫度升高,并開始活躍起來(lái),稀土離子的殼層中存在的多種能級(jí)帶中的電子紛紛吸收能量,并向較高能級(jí)躍遷,躍遷到高能級(jí)的電子,部分因能量不平衡又躍遷回基態(tài),釋放吸收的能量,產(chǎn)生即時(shí)發(fā)光,而另一部分則通過(guò)弛豫作用,把能量?jī)?chǔ)存到材料特有的缺陷能級(jí)中去。由于稀土發(fā)光材料一般都具有大量合適深度的缺陷能級(jí),當(dāng)材料離開激發(fā)光源后,在晶格振動(dòng)而產(chǎn)生的熱擾動(dòng)下,被缺陷能級(jí)俘獲的電子緩慢釋放出來(lái),形成了材料的長(zhǎng)余輝特性[2]。
3·發(fā)光纖維
發(fā)光纖維又稱夜光纖維、蓄光纖維或熒光纖維。該纖維是以滌綸、錦綸或丙綸樹脂為基材,添加包膜處理的稀土長(zhǎng)余輝發(fā)光材料、納米級(jí)功能助劑,經(jīng)特種紡絲工藝制成的光-光轉(zhuǎn)化功能纖維。在國(guó)內(nèi),由無(wú)錫宏源和江南大學(xué)聯(lián)合研制的夜光纖維項(xiàng)目于2002年11月通過(guò)了江蘇省科技廳科技成果鑒定和江蘇省經(jīng)貿(mào)委新產(chǎn)品鑒定,產(chǎn)品與技術(shù)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白[1]。
3.1發(fā)光纖維的發(fā)光性能
發(fā)光纖維是一種新型高科技功能纖維,該纖維只要吸收任何可見(jiàn)光10min,便能將光能蓄貯于纖維之中,在黑暗狀態(tài)下發(fā)光,余輝時(shí)間持續(xù)10h以上,并且具有各種色彩的光,如紅光、黃光、藍(lán)光、綠光等[2]。發(fā)光纖維的發(fā)光性能和稀土長(zhǎng)余輝發(fā)光材料相似,在光激發(fā)停止后,仍可持續(xù)發(fā)光,但發(fā)光強(qiáng)度逐漸減弱,直到完全消失,這一過(guò)程就是發(fā)光衰減,對(duì)蓄光型發(fā)光材料來(lái)說(shuō),人們已習(xí)慣把激發(fā)停止后到持續(xù)發(fā)光亮度在人眼可辨認(rèn)的這段時(shí)間稱作余輝時(shí)間,而人眼可辨認(rèn)的發(fā)光亮度值為0.32mcd/m2,也就是說(shuō)發(fā)光亮度達(dá)0.32mcd/m2的時(shí)間為余輝時(shí)間。
3.2發(fā)光纖維的織造性能
發(fā)光纖維和普通滌綸絲在物理機(jī)械性能方面的差別很小,加入發(fā)光材料后,拉伸性能基本不受影響,斷裂伸長(zhǎng)率隨后處理的變化而不同。因此,發(fā)光纖維可以像滌綸絲一樣廣泛應(yīng)用。
用于和其他纖維交織時(shí),在其它條件相同的情況下,以三角形滌綸長(zhǎng)絲與發(fā)光長(zhǎng)絲交織的發(fā)光亮度大于普通的滌綸絲與發(fā)光長(zhǎng)絲交織。異形纖維中,三角形,三葉形,四葉形纖維具有較強(qiáng)的反射效應(yīng)[3]。與它們交織能夠得到比較大的發(fā)光亮度,或者將發(fā)光長(zhǎng)絲的截面異形化,其發(fā)光亮度會(huì)增加。
4·發(fā)光印花織物
發(fā)光印花織物是指運(yùn)用特殊印花工藝,將稀土長(zhǎng)余輝發(fā)光材料融合到面料中,通過(guò)吸收各種可見(jiàn)光實(shí)現(xiàn)自發(fā)光功能,其特點(diǎn)是可無(wú)限循環(huán)使用[4]。這些印花圖案不僅在白天,即使在夜間或無(wú)光的環(huán)境下,仍能顯現(xiàn)出美麗的圖案和花紋。夜光印花部分在紡織品上起到了畫龍點(diǎn)睛的作用,賦予圖案“動(dòng)”的美感。
與發(fā)光纖維相比,發(fā)光印花織物工藝簡(jiǎn)單,對(duì)印花織物無(wú)特殊要求,色譜齊全,可用于印制特殊的花紋,印制的織物花紋輪廓清晰,具有獨(dú)特的美感。但由于稀土長(zhǎng)余輝發(fā)光材料只是通過(guò)粘著劑依附于織物表面,并沒(méi)有和織物中的纖維緊密結(jié)合,因此,發(fā)光印花織物一般不耐水洗,隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng),發(fā)光性能逐步消失。
5·發(fā)光紡織品的應(yīng)用
近年來(lái),發(fā)光紡織品以其獨(dú)特的性能已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
5.1玩具和刺繡藝術(shù)品
發(fā)光紡織品使用稀土長(zhǎng)余輝發(fā)光材料作為激發(fā)源,無(wú)毒無(wú)害無(wú)輻射,且不需使用電能,環(huán)!暗吞肌,余輝時(shí)間持久,色光一般為絢麗的彩色,非常適合于開發(fā)玩具和刺繡藝術(shù)品。
運(yùn)用發(fā)光紡織品開發(fā)的玩具一般色光多彩,白天與普通玩具十分相似,一旦置于黑暗環(huán)境中便通體透亮,甚是惹人喜愛(ài),上海世博會(huì)正在熱銷的神奇發(fā)光海寶便屬于該類產(chǎn)品。
運(yùn)用發(fā)光紡織品開發(fā)的刺繡藝術(shù)品主要有服裝圖案刺繡、商標(biāo)標(biāo)識(shí)刺繡和刺繡藝術(shù)畫等。其產(chǎn)品花型經(jīng)過(guò)藝術(shù)家的設(shè)計(jì),給人空靈夢(mèng)幻的藝術(shù)享受。發(fā)光刺繡還可以廣泛用于桌面用品、茶幾巾、靠墊、窗簾等產(chǎn)品中[3],在黑暗狀態(tài)下起到提醒、裝飾的作用。
5.2功能服裝
發(fā)光紡織品除給人光色的美感外,其發(fā)光本就是一個(gè)具有重要利用價(jià)值的功能。目前已經(jīng)開發(fā)并獲得廣泛利用的發(fā)光功能服裝有舞臺(tái)服裝和交通警示服。
舞臺(tái)服裝[5]作為角色特點(diǎn)的一部分,具有鮮明的個(gè)性特征,運(yùn)用發(fā)光材料的優(yōu)良特征把舞臺(tái)個(gè)性的展現(xiàn)推向了更高點(diǎn)。交巡警的工作不分白天晝夜,過(guò)去的交通警示服多采用反光條縫貼于服裝明顯部位,但遇上車輛不開燈的情況下就相當(dāng)危險(xiǎn),發(fā)光交通警示服克服了這樣的缺陷,在沒(méi)有其他光源的情況下可以自行持久發(fā)光,大大提高了交巡警的工作安全性。
5.3防偽
由于發(fā)光紡織品為新一代高科技功能紡織品,它以獨(dú)特的光色特性,也受到了防偽領(lǐng)域的關(guān)注,利用其發(fā)光色光和獨(dú)特的發(fā)光光譜進(jìn)行防偽的產(chǎn)品也層出不窮。目前利用發(fā)光紡織品開發(fā)的防偽產(chǎn)品有防偽紙[6]、防偽面料[7]等,其防偽產(chǎn)品安全、可識(shí)別性高,且耐久穩(wěn)定。
6·結(jié)語(yǔ)
當(dāng)前功能性紡織品日益受到關(guān)注,特別是近年來(lái)研制開發(fā)的很多新型功能紡織品不僅應(yīng)用在民用的紡織服裝領(lǐng)域,同時(shí)還已經(jīng)廣泛應(yīng)用拓展到多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域,如航天航空、國(guó)防建設(shè)、交通運(yùn)輸、運(yùn)動(dòng)器材、建筑裝飾等。隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,各個(gè)領(lǐng)域消費(fèi)群體對(duì)功能性紡織品需求不斷增加。發(fā)光紡織品未來(lái)的應(yīng)用空間更加廣泛。
參考文獻(xiàn)
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[3]閆彥紅.稀土夜光纖維產(chǎn)品開發(fā)與應(yīng)用[D].無(wú)錫:江南大學(xué)學(xué)位論文,2008.
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來(lái)源: 趙菊梅,高小亮(來(lái)源互聯(lián)網(wǎng))
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