基于胶体微球自组装光子晶体的结构色纤维

纺织印染行业中化学染整技术存在高污染、高能耗和低资源利用率的缺点，其排放的印染废水是我国工业系统中重点污染源之一。在当前全球气候日益恶化情况下，亟需发展生态友好的绿色无污染纤维显色技术。本项目拟通过胶体微球受控自组装形成光子晶体纤维，理解在纤维圆柱形界面产生结构色的机理，掌握胶体微球间相互作用影响光子晶体纤维结构与机械性能的规律。研究内容包括：光与光子晶体纤维圆柱状界面的相干衍射行为；光子晶体纤维弯曲和拉伸时晶格形变对结构色的影响；胶体微球相互作用对光子晶体纤维机械性能的影响。本项目旨在利用结构色仅与物体的微结构相关这一物理特性，发展一种无污染、无色素参与、永不褪色的纤维显色技术；并通过集成其他功能分子基团，发展新颖的多功能纤维材料，将可能应用在智能纺织新材料、环境监测、无油墨印刷及新型平板显示等领域。

纺织印染行业中化学染整技术存在高污染、高能耗和低资源利用率的缺点，其排放的印染废水是我国工业系统中重点污染源之一。在项目研究中通过胶体微球受控自组装制备了光子晶体纤维，研究了光子晶体纤维圆柱形界面产生结构色的机理，计算机模拟和实验测量了光子晶体纤维结构对光学性质的影响。同时静电纺丝技术制备了光子晶体纤维膜，其结构色机理来源于短程有序的光子晶体带隙和均匀胶体微球的米氏散射共振。在此基础上发展了皮芯结构的光子晶体纤维，在现有纤维上涂覆组装胶体光子晶体，通过胶体微球结构和溶液性质的优化，实现了批量的有牢固附着强度的胶体光子晶体纤维。另外在面料上的胶体微球涂覆形成了结构色，在色牢度和颜色调控上也有非常优异的性质。通过项目的研究，获得了一种无污染、无色素参与、永不褪色的纤维显色技术，该研究水平目前处于世界先进水平。这种生态友好的绿色无污染纤维显色技术已经申报了知识产权，将进行进一步小试和中试实验，同时与世界著名消费品公司（Nike）共同进行下一阶段商业化。