激光网3月2日消息，纤维作为人类历史上应用时间最长的可穿戴材料，由于其优异的透气性、柔韧性和完美适应人体3D不规则形状的能力，是目前可穿戴设备的理想基材。发光光纤作为功能纤维领域的可视化手段，打破了传统显示界面的僵化，有望成为新兴的交互界面。
目前商用的发光光纤是聚合物光纤和康宁Fibrance光漫射光纤。这些纤维利用人工凹槽或气隙来破坏全内反射条件，从而主动诱导漏光。然而，由于透射损耗和人为缺陷，无法保证透射和圆周方向的亮度均匀性，大大限制了其作为线光源的应用。
在发表在《光：科学与应用》上的一篇新论文中，由华中科技大学陶光明教授和南京大学卢燕青教授领导的科学家团队基于大规模生产的热拉丝方法实现了一种高度柔韧、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，在单根光纤中实现了广色域控制。
研究团队将可控的光致变色纤维集成到各种可穿戴交互界面中，实现了日常衣物情感、交流等多样化交互，为实现人机交互提供了新途径。有望为通信、导航、医疗保健、可穿戴设备和物联网等人类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调控性，作者采用聚甲基丙烯酸甲酯材料作为内导光层，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进行全内部反射，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，将多个导光芯层和不同颜色的荧光材料封装在单根光纤内，实现多色体系的调控。最后，将物理和化学稳定的PVDF材料集成到纤维外部，实现功能材料的密封和保护。
“我们设计的光致变色光纤主要克服了现有发光光纤三个方面的缺陷：1、利用荧光材料的波长转换效应，实现均匀、全面的发光。2、利用多芯光纤内多个波导芯层的特性，可以分段单独控制，通过调制耦合芯层中光源的亮度，在单根光纤中实现更宽的色域范围调节。3基于工业热拉伸工艺的百米制备，克服了传统发光纤维制备周期时间长、有效长度短、制备成本高等缺点。
“光致变色纤维的高生产效率有助于满足纺织工业供应的大量需求。这些纤维可以通过缝纫和针织技术轻松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颖的方法。
“我们尝试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态集成提供了一种新的思维方式。在不引起隐私问题的情况下，这一突破可以为未来的智能城市、智能家居、人机界面和健康监测开辟新的领域，“科学家们说。
