[发明专利]一种缠绕式结构的纤维电致变色器件及其应用

说明书

本发明涉及一种缠绕式结构的纤维电致变色器件，所述纤维电致变色器件由内向外依次包括绝缘纤维、至少两根导电纤维、电解质层和绝缘封装层，所述导电纤维互不接触，且并行地螺旋缠绕于所述绝缘纤维的表面，其中至少一根导电纤维的表面覆盖有电致变色薄膜。本发明还涉及所述纤维电致变色器件在智能服装和穿戴式静态显示方面的应用。所述缠绕式结构的纤维电致变色器件无需使用透明、柔软的导电材料进行外封装，并且可以实现多色彩显示和多样化显示。

技术领域

本发明涉及电致变色领域，特别是涉及一种缠绕式结构的纤维电致变色器件及其应用。

背景技术

随着社会的发展和人们生活水平的提高，消费者对纺织品提出了更高的要求，其中变色织物和穿戴式静态显示成为了消费市场的新兴发展方向。按引起材料变色的外界刺激不同，变色现象一般分为以下几类：热致变色、光致变色、电致变色、压致变色、湿敏变色、溶剂致变色等。其中，电致变色具备可自主调控及响应时间快等特性，因此受到了广大科研工作者的青睐，也更容易被生产企业和广大消费者所接受。

电致变色纤维由于具备极佳的柔性，在变色织物和穿戴式传感器中具有良好应用前景。例如，申请人的专利申请(申请号：CN201810160536.8)中记载了一种同轴结构的电致变色纤维，该电致变色纤维由内向外依次包括导电支撑纤维、变色层、电解质层和透明导电包覆层，但是，如果该电致变色纤维的直径非常小，作为电极的透明导电包覆层就需要达到极高的柔软度，才能在封装过程中，与变色层之间实现紧密贴合以达到变色的目的。然而，无论是在市场上，还是在科学研究中，寻找如此柔软的透明导电包覆层来用于变色纤维的封装都是十分困难的，这大大阻碍了电致变色纤维的应用和产业化进程。因此，设计一种能够摒弃透明导电包覆层的、具有新型结构的纤维电致变色器件，便显得尤为重要。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种缠绕式结构的纤维电致变色器件，其无需使用透明、柔软的导电材料进行外封装，并且可以实现多色彩显示和多样化显示。

本发明采取的技术方案如下：

一种缠绕式结构的纤维电致变色器件，由内向外依次包括绝缘纤维、至少两根导电纤维、电解质层和绝缘封装层，所述导电纤维互不接触，且并行地螺旋缠绕于所述绝缘纤维的表面，其中至少一根导电纤维的表面覆盖有电致变色薄膜。

其中，所述绝缘纤维起到支撑作用，作为承载导电纤维、电解质层和绝缘封装层的主体结构；任意两根导电纤维能够通过一外电路连接，起到在电解质层内形成电势差的作用；所述电致变色薄膜在一定方向的电势差作用下发生颜色变化；所述电解质层起到导电、提供和储存离子的作用；所述绝缘封装层作为最外层，起到封装作用，防止电解质层的电解质泄漏。

所述缠绕式结构的纤维电致变色器件的工作原理为：在一根表面覆盖有电致变色薄膜的导电纤维与另一根导电纤维之间施加一定方向的电压时，该电致变色薄膜在该电压作用下着色，再施加反向电压，则该电致变色薄膜在该反向电压作用下褪色。

相对于现有技术，本发明的纤维电致变色器件采用绝缘封装层来封装，彻底摒弃了通常不够柔软而无法与变色层紧密贴合的透明导电包覆层，降低了材料成本，而且，本发明可以在不同导电纤维表面覆盖不同材料的电致变色薄膜，以实现多色彩显示，也可以采取不同的施加电压的方式等，以实现多样化显示。

本发明的纤维电致变色器件有望在智能服装及穿戴式静态显示等方面的广泛应用。

具体地，所述导电纤维中的一根导电纤维的表面裸露并与所述电解质层直接接触，其余的导电纤维的表面分别覆盖有电致变色薄膜。

此配置能够实现单根的表面覆盖有电致变色薄膜的导电纤维变色，并且当表面覆盖有电致变色薄膜的导电纤维的数量为多根时，能够实现两根以上或所有表面覆盖有电致变色薄膜的导电纤维同时变色、以及至少两根表面覆盖有电致变色薄膜的导电纤维之间的交替变色，等等。