[发明专利]一种电致变色纤维及其制备方法

说明书

本发明公开了一种电致变色纤维及其制备方法，所述电致变色纤维包括电极和基材，所述电极包括至少一对平行布置的电极丝，所述电极丝设置在所述基材内，所述电致变色纤维还具有液晶材料，所述基材具有与电极丝平行的至少一个孔状结构，所述液晶材料填充在所述基材的孔状结构内。本发明提供的基于电场激励的液晶材料的变色纤维，在调控方面明显优于光照与温度，其良好的可控性与柔韧性在柔性传感和智能穿戴等柔性显示方面有巨大的应用优势。通过热拉伸工艺制备基于液晶材料的电致变色纤维，生产效率高，可规模化生产。

技术领域

本发明涉及功能纤维领域，具体涉及一种电致变色纤维及其制备方法。

背景技术

液晶材料具有一维或者二维的有序结构，这种有序结构的取向在温度，电场或光照等作用下能够导致液晶材料对光的折射率的改变(实现入射光布拉格反射)，从而导致在可见光照射下显示出亮丽的彩色，目前液晶材料主要应用于电子标签、电子书、智慧卡、平面显示器、大型广告广告牌及手写电脑等众多方面，其主要局限在于构建的是二维刚性平面，无法满足一些领域(如柔性传感、智能可穿戴)的需求。

基于液晶材料的变色纤维变色激励源有多种，如温度，光照，电场等。公开(公布)号CN107938013A的中国专利，提供了一种温度响应型液晶纤维的制备方法，采用液晶微胶囊作为温度响应材料，通过静电纺丝技术制备温度响应型液晶纤维，制备的液晶纤维能够随温度的变化而现实不同的颜色，但是此发明的缺点是制备的液晶纤维杂乱无序，不可批量生产，且外部温度控制比较困难，适应场景比较局限。复旦大学俞燕蕾课题组将胆甾型液晶材料注入到毛细管内(尺寸在60μm)，通过530nm的光照射(80mW/cm²)将蓝色调谐为调谐再到红色(时间23s)，通过470nm的光照射(40mW/cm²)将红色调谐调谐再到蓝色(时间14s)，实现了液晶材料光致变色纤维的色彩响应。其主要缺点是：光源难控，难以实现理想颜色的精准调控。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种基于液晶材料的电致变色纤维及其制备方法。解决基于液晶材料的温致、光致变色纤维外部调控困难，适应场景局限等问题，满足当前形势对柔性传感和智能可穿戴等领域柔性显示的刚性需求。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种电致变色纤维，所述电致变色纤维包括电极和基材，所述电极包括至少一对平行布置的电极丝，所述电极丝设置在所述基材内，所述电致变色纤维还具有液晶材料，所述基材具有与电极丝平行的至少一个孔状结构，所述液晶材料填充在所述基材的孔状结构内。

具体的，所述电极丝为金属丝；优选的，所述电极丝为不锈钢丝、铜丝或钨丝；具体的，所述电极丝的直径为10微米至500微米。

具体的，所述基材为热塑性聚合物材料，透明度不低于75％；优选的，所述基材为PMMA、SMMA、环烯烃类共聚物、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯或ABS中的一种或者其任意组合组成的共混物。

具体的，所述液晶材料为胆甾型液晶材料；具体的，所述液晶材料为向列型液晶和手性剂混合而成的胆甾型液晶材料。

具体的，每个所述孔状结构在两根电极丝之间，保证液晶材料能够处于所述两根电极丝所施加的电场中。

具体的，所述电极包括一根正极电极丝和至少两根负极电极丝，所述正极电极丝位于基材中心，所述至少两根负极电极丝分布在正极电极丝周围，所述孔状结构设置在每根负极电极丝与正极电极丝之间，液晶材料填充在所述每个孔状结构内；

或者，所述电极包括一根负极电极丝和至少两根正极电极丝，所述负极电极丝位于基材中心，所述至少两根正极电极丝分布在负极电极丝周围，所述孔状结构设置在每根正极电极丝与负极电极丝之间，液晶材料填充在所述每个孔状结构内；