Advanced Functional Materials:应用于智能纺织品的高性能热敏双输出染料

随外部环境温度变化而产生可逆颜色/荧光变化的热敏材料被称为热致变色/荧光材料。相对于电、pH、化学刺激等,热刺激在日常生活中更容易实现,因此热致变色/荧光材料在众多领域得到了广泛关注,例如智能纺织品、防伪、传感等。然而,由于热致变色/荧光材料使用环境的局限性(热致变色材料在黑暗环境中不易观测到颜色变化,而热致荧光材料在明亮环境中不易观测到荧光变化),导致其在实际应用中的发展受到了一定的限制。因此,亟待开发同时具有热致变色和热荧光响应的双输出材料,尤其是在加热时具有“开启”荧光特性的材料。

近日,江南大学王潮霞教授团队与美国德克萨斯A&M大学的方磊教授团队合作,设计开发出了一种具有热致变色和热致荧光“开启”双功能的热响应材料。该材料是一种复合染料纳米颗粒。通过正硅酸四乙酯缩水聚合的方式,在形成的硅胶纳米颗粒中包裹双吲哚并喹吖二酮(IQA)有机染料分子和脂肪醇,从而获得粉末状的紫色复合染料。该材料可以通过常规的染整方法实现其在纺织品上的应用。上染后的涤纶织物保留了粉末原材料的性能。随外部环境温度的变化,热响应材料和染色后的织物均以实时、高度可逆的方式呈现出清晰的颜色变化和罕见的高对比度的荧光状态变化。加热后,可见光下,由深紫色变为橘红色;紫外光(365 nm)下,由暗淡的无荧光状态突变为发射强烈的金黄色荧光。

该材料的热敏变色机理为IQA分子在脂肪醇溶剂中可调节的解离/聚集机制。由于IQA分子的解离与聚集状态直接取决于溶剂的熔融和凝固。因此,通过改变溶剂组分,可以实现其变色温度的调控。该工作为开发更多可逆热致变色和热致荧光材料奠定了基础,同时为设计具有新颖性质的热响应材料提供了新思路。相关研究成果以“High-Performance Thermoresponsive Dual-Output Dye System for Smart Textile Application”为题在线发表于《Advanced Functional Materials》(DOI:10.1002/adfm.201906463)上,第一作者为江南大学张婉博士,通讯作者为王潮霞教授和方磊教授。