利用光学原理提高面料的视觉深度“仿蛾眼”增深剂施展“视觉魔术”

2023-08-31 12:31:37来源：科技日报

往深色面料上滴点水，湿润区域的颜色看起来深了很多，水一干就又恢复原样。这种现象背后的光学原理，是科研人员研发增深剂的灵感之一。

(相关资料图)

近日，在浙江科峰有机硅股份有限公司的实验室内，两块使用同类材质、等量染色剂的面料摆放在记者面前，肉眼可见二者颜色一深一浅，手感却别无二致。

“唯一的变量在于，深色那块在加工过程中使用了‘仿蛾眼’增深剂。”浙江省现代纺织技术创新中心项目推进部经理、浙江理工大学绍兴柯桥研究院常务副院长杨雷博士向记者介绍，“仿蛾眼”增深剂不参与染色，但可在不增加染料用量的前提下，利用光学原理提高面料的视觉深度。让面料的颜色达到相同的特深色效果，相比完全靠染色，它可节约30%左右的染料。

前不久，由浙江省现代纺织技术创新中心、浙江理工大学、浙江科峰有机硅股份有限公司、浙江红绿蓝纺织印染有限公司、浙江理工大学绍兴柯桥研究院、浙江理工大学上虞工业技术研究院共同承担的色光可控的“仿蛾眼”面料高效增深关键技术及产业化应用项目通过中国纺织工业联合会鉴定，被认为达到国际先进水平。

色彩是时尚纺织的组成元素，既是纺织品图案和款式的灵魂，又象征着纺织品的区域文化和人文特性。其中，深色尤其是特深色面料独有的视觉美感使其在国际市场长盛不衰。然而，加工深色面料时，不仅染料用量多，还会受到饱和上限限制，这不仅造成面料浮色多、易褪色，而且存在染料浪费、水污染严重等问题。

作为“仿蛾眼”增深剂技术负责人，杨雷介绍，目前市面上常用的增深剂是硅油类，我国增深硅油的应用有十余年历史，有很多更新换代的产品面世。但这类产品的增深率较低，会使面料手感油腻、易纰裂，而且色光易发生改变，成品色光不可控。

“增深现象其实很常见。比如布匹浸水后，颜色的视觉深度就加深了。”杨雷解释道，人眼看到的面料颜色，其实是面料直接反射的无色自然光和染料选择吸收形成的有色光的混合光。当面料表面沾水后，直接反射的无色光比重减少，由于能量守恒，染料选择吸收而成的有色光比重随之增大，使得面料颜色看起来更深。

2015年开始，杨雷团队开始设想研发新型增深剂，经过摸索试验，逐渐明确了“仿蛾眼”结构减反射增深及色光调控机制，开发了增深率高、色光可控的非硅类“仿蛾眼”增深产品及相关加工技术。团队以纳米球形乳胶粒为结构单元，对面料表面进行改造，实现了“仿蛾眼”结构高效增深面料的技术方案。

自然界中，蛾类通常在夜间行动，特殊的眼部构造使其双眼具备超低反射率，在夜间也能捕捉到微弱的光线。

“微观视角下，蛾眼表面是一层排列紧密的纳米凸起结构，会让光线折射率沿深度方向呈连续变化，以致大部分的光会被吸收，只有极少量的光会被反射。”杨雷说，表现在面料上，这就像一场视觉魔术。

经过数年研发，联合团队通过调控乳化剂用量及共聚组成，制备出特定粒径的具有高热保形能力的纳米聚丙烯酸酯乳液，将其在一定用量下对织物进行整理，在织物纤维表面形成“仿蛾眼”增深结构，赋予面料色光可控的浓色效果。

“调制有效的助剂配方、确保其在不同的加工设备及环境参数下保持增深效果，需要经过反复试验。”浙江科峰有机硅股份有限公司副总经理李剑浩介绍，为此，研发测试期间，联合团队经常实验到深夜。

杨雷介绍，基于“仿蛾眼”面料高效增深系列技术，团队联合企业目前已建成年产1万吨增深系列产品的生产线，生产运行稳定，实现了高端增深产品的进口替代。“仿蛾眼”增深剂已在30余家企业推广应用，提升了产品的色深、色牢度、手感、外观等应用指标。下一步，联合团队将持续优化技术工艺，推广“仿蛾眼”增深剂的应用，助力纺织印染行业绿色化发展。

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