大规模生产、商业前景广阔的多色光致变色纤维

纤维作为人类历史上应用时间最长的可穿戴材料，由于其卓越的透气性、灵活性和完美适应人体三维不规则形状的能力，目前是可穿戴设备的理想基材。作为功能纤维领域的可视化手段，发光纤维打破了传统显示界面的刚性，有望成为一种新兴的交互界面

目前商用的发光纤维是聚合物光纤和康宁纤维光漫射纤维。这些光纤利用人造凹槽或气隙来破坏全内反射条件，从而积极地诱导光泄漏。然而，由于传输损耗和人为缺陷，不能保证传输和圆周方向上的亮度均匀性，这大大限制了它们作为线光源的应用

在《光：科学与应用》杂志上发表的一篇新论文中，由华中科技大学陶光明教授和南京大学陆燕青教授领导的一个科学家团队基于可大规模生产的热拉伸方法，实现了一种高度柔性、均匀发光的光致变色纤维

该团队利用聚合物光纤上的荧光材料来调节其外部辐射光谱，并通过饱和效应实现均匀发光。他们还通过优化光纤结构以混合RGB原色，在单个光纤中实现了宽色域控制

研究团队将可控光致变色纤维集成到各种可穿戴交互界面中，通过使用日常服装实现了情感、交流等多样化交互，为实现人机交互提供了新途径。它有望在通信、导航、医疗保健、可穿戴设备和物联网方面给人类的生活方式带来新的变化

得益于复合材料预制件的结构可设计性和多样化的调节性，作者使用聚甲基丙烯酸甲酯材料作为内部导光层，并在外层集成折射率较低的荧光复合材料

这种同轴结构允许光在光纤内的全内反射，同时利用荧光材料的波长转换效应来实现均匀和全面的光发射

同时，遵循RGB混色原理，将多个不同颜色的导光核心层和荧光材料封装在一根光纤内，实现多色系统的调节。最后，将物理和化学稳定的PVDF材料整合到纤维外部，实现对功能材料的密封和保护

“我们设计的光致变色光纤主要在三个方面克服了现有发光光纤的缺陷：1）利用荧光材料的波长转换效应实现均匀、全面的发光。2）利用多芯光纤中多个波导芯层的特性，可以分段单独控制并且通过调制耦合芯层中的光源的亮度，在单个光纤中实现更宽的色域范围调节。3） 基于工业热拉工艺的百米制备克服了传统发光纤维制备周期长、有效长度短、制备成本高的缺点。“

”光致变色纤维的高生产效率有助于满足纺织工业供应的巨大需求。通过缝纫和针织技术，这些纤维可以很容易地融入各种日常穿着中，为实现灵活的可穿戴交互界面提供了一种新的方法。“

”我们试图将其集成到多个可穿戴交互场景中，以证明光致变色纤维作为辅助通信技术工具的可行性，也为智能纺织品的多模式集成提供了一种新的思路。在不引发隐私问题的情况下，这一突破可能为未来的智能城市、智能家居、人机界面和健康监测开辟新的领域，”科学家们说