彩色纤维作为织物和服装的基本构成单元，广泛应用于日常生活中。工业上通过染整◆技术连续化制备上千米的彩色纤维，从而实现彩色纤维的大规模商业应用。近些年，随着可穿戴电子产品的日益普及和智能服装【概念的兴起，开发智能◣变色纤维，并将其应用在可穿戴显示、视觉传感和自适应伪装等领域，受到越来越多的关注。然而，在现有染整工艺中，染色后的纤维颜色无法可控地改变，导致★智能变色纤维的连续化制备难度极大，也因ζ此限制了彩色纤维的应用。

电致变色具有可控性高、能耗低、材料种类和颜色变化丰富等优点，因╱此为实现智能变色提供了一个很好的策略。但是，将电致变色纤维器件进一步推向→产业应用仍∞面临巨大挑战。首先，由于复杂的器件结构和不成熟的连续加工技术，电致变色纤维只能在实验室手工制作，这导致纤维长度有限（约10cm），无法满足工业≡需求。其次，随着电致变色纤维长※度的增加，电子转移/离子扩散距离增加，变色时间增长，难于保证均匀的颜色变化。第三，电致变色纤↙维中的电解质和其他活性层缺乏有效的保护，不利于长期的实际使用。因此开发普适的制备方法，构建基于不同电致变色材料的电◎致变色纤维，实现丰富的颜色变化，仍然是⊙极具挑战的工作。

鉴于此，东华大学先」进功能材料课题组王宏志教授带领团队人员，利用平行双对电极结构，通过定制设备，首次实现了多色彩电致变色纤︼维的连续化制备，纤维长度可达百米以上。并且纤维器件具有良好的电化学和环境稳々定性（如机械稳定性、水洗稳定性、光照稳定性和∩热稳定性）。该电致变色纤维可编织成大面积智能变色织物，或植入到织物中形成不同图案，在可穿戴显示和自①适应伪装等领域具有广阔的应用前ω景。该项研究成果以“连续化制备的多环境稳〓定性的长程电致变色纤维”（Continuously processed, long electrochromic fibers with multi-environmental stability）为题↑发表在《ACS应用材料︻与界面》（ACS Applied Materials & Interfaces）上。

图1：基于平行双对电极◆结构的多色彩电致变色纤维的连续化制备

通过设备定制，将其组装成电致变☉色纤维连续化生产线。采用Cu@Ni金属∴纤维作为电极，依次在表◆面涂覆ITO层、电致变色活性层，最后通过挤出的方法，将两根对电极平行包裹在电№致变色活性层表面并形成聚合物保护层，从而得到平行双对电极结构的▃电致变色纤维。通过使卐用不同的紫罗精类电致变色材料，在不同电压下，变色纤维可实现灰和蓝、灰和⌒品红以及黄和绿、深红之间的可逆颜色▲変化。并且由于金属纤维电极良好∑　的导电性和电致变色活性层形成的较短的离子扩散路径，使电致变色纤维具有较快的变色速度。

图2：长程∑电致变色纤维变色均匀性

通过调节电致变色活性层制∑　备参数（固化温度、传输速度等），使电致变色活性层均匀粘附在电极表面，活性层离子电导率可以达到3.07×10?3 S cm?1。此外，通过对比平行双对电极结构和单对电极㊣　结构纤维的变色效果，以及对纤维器件进行电势分布模拟，可以看出平行双对电极结」构具有更均匀的电势分布，从而使电致变色纤【维在长程范围上仍ω　具有较好的变色均匀性。

图3：电致变色纤〖维电化学稳定性

图4：电致】变色纤维环境稳定性

金属纤维表面涂覆的ITO层可有效减少电致变色活性层中离子与金属电极之间的副反应，从而极大地提高了电致变〓色纤维的电化学稳定性。300次循环后，纤维变色◣效果几乎不变。电致变色纤维外层的聚合物保护层有效提高了纤维的环境稳定性。电致变色纤◥维在100次弯折、100次水洗、20h光照和30h加∴热后仍具有较好的变色效果。

图5：电致变色纤维多功能应用

由于电致变色纤维的可控性、变色均匀性和纤维长度的提高，可使用针织机将电致变色纤维编织成大面积↑电致变色织物，在电压为?1.5V时，织物颜◤色变为蓝色，在电压为0V时，织物颜色恢复为灰色。利用电致变色纤维织物的颜色变化对人物进行伪装，展现了其▆根据周围环境变化进行自适应伪装的潜力。除了用于→自适应伪装外，具有各种颜色变化的电致变色纤维还可以植入/编织到织物中，用于可☆穿戴显示。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.0c09589

视频： 摄影: 图片由该课题组提供撰※写：范宏伟信息员：星禧编辑：孙庆华