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你被“变色龙”迷惑了吗?

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中国纺织品网   tex.org.cn   日期:2014-03-11

 

  正如“迷彩”两个字本身蕴涵的魅力,迷幻的色彩既可以用来伪装也可以成为时尚追逐的元素,成为独树一帜的服装。其实,迷彩服的发展和战争密不可分,为了在视觉上达到隐形的效果,二战后,各国迅速发展自己独特的迷彩图案,发达国家尤其引领了这股潮流。

  从一定程度上看,身着迷彩服做伪装是士兵在战场上的第一道防护,这也是为什么发达国家军队会为此倾注大量的人力和财力进行开发研究。对迷彩面料的研究可分为多种。目前技术最成熟、应用做广泛的是可见光和近红外迷彩。变色迷彩是可见光范围内能够实现不同颜色互变的迷彩,同时可满足典型背景下的伪装需求。总后勤部军需装备研究所高级工程师肖红博士分享了她在变色迷彩方面的研究成果。

  “目前,外军变色迷彩的研究主要局限于对变色龙可改变颜色的理解,以可以改变颜色的迷彩服装为研制出发点,来满足不同环境下的伪装需求,这导致目前,各国都还没有装备此类实物样品。”肖红介绍道。

  然而,美军近期研制成功并装备部队的通用型迷彩图案MultiCam作战服,拓宽了满足不同环境下伪装需求迷彩服的研发思路。这款迷彩服装通过图案尺寸、形状及其颜色搭配的合理设计,利用人眼的视觉感知原理,设计了具有双重结构、智能型的迷彩图案,使得该迷彩服在不同环境下可以凸显该环境颜色,从而具有一种视觉上的变色效果,但衣服本身的颜色并不发生改变。

  在迷彩伪装面料的暗自竞争中,总后军需研究所的专家们也在紧锣密鼓地为我军迷彩服装争取着技术领先优势。肖红博士重点介绍了三种变色迷彩产品的性能及特点。

  首先,基于热致变色的变色迷彩,是通过热敏涂料或染料实现的变色迷彩。在温度阈值范围发生颜色的变色,根据变色染料的变色温度不同而不同。比如,如果采用30℃变色温度的染料,该染料可在30℃以上呈现一种颜色、在30℃以下可呈现另外一种颜色。

  “这种变色迷彩和普通织物类似,其服用性能、耐洗性能都很好,颜色可发生多次可逆变色,变色温度范围可以根据实际需求进行调整。但由于外界环境温度不能人为控制,所以其变色也不能人为控制。”肖红进一步解释说。

  其次,是电致变色高聚物的变色迷彩,这类迷彩以电致变色高聚物为变色体系的变色迷彩,采用聚苯胺或者聚噻吩等本征导电高分子作为变色高聚物,基于电致变色期间的结构构成,通过迷彩图案设计,使得林地迷彩中的绿色主色调斑块变为荒漠迷彩中的黄色主色调斑块,从而实现两种迷彩的互变(见图2)。左右两块织物可在不超过10秒时间内转变颜色,左图中的黄色斑块全部转变成右图中的绿色斑块,转换电压不大于1.0V。但其在耐洗性能、服用性能等方面还有待进一步改善。

  最后,基于电泳显示技术的变色迷彩,此类研发是将两种不同颜色、带有不同电荷的颗粒的电泳液包覆在微胶囊或微杯中,在微胶囊或微杯两侧施加电压,带正电荷的颜色颗粒移动到负极、带负电荷的颜色颗粒移动到正极;当改变外电场方向时,带电荷的颜色颗粒向相反的方向移动,从而实现颜色的变化。这一技术已经成功地用到了电子书、可擦写的显示屏或桌签等。

  该技术使变色迷彩可实现4种颜色变化,即绿色、灰阶绿、灰阶红及红色,断电后可持续保持图案长达3月及以上之久,电压10V,变色响应次数不低于10000次,响应时间不大于5秒。

  无论是对哈利波特式隐形的羡慕,还是对变色龙随环境伪装的嫉妒,普通人对于现在科技手段步入生活的痴迷度持续升温。热致变色技术就可广泛用于各类纺织品,比如婴幼儿或老年人的体温检测面料、卧具用温度指示面料等。关于此类技术的民用化推广,一款可以显示电热毯温度的面料不失为良策。肖红举例说明,其方便之处在于当电热毯温度到达40℃时,显示一种颜色,便知道此时的温度适合,需要一直保持在这一温度;如果温度超过人体能够承受的温度,则会显示另外一种颜色,作为警示。

  “当然,可控电致变色技术或可控电泳显示变色技术应用到纺织品上还需要解决密封及耐洗的问题。”从技术严谨的角度,肖红指出了此类技术在民用领域尚待解决的问题。她还表示,如果结合导电面料,开发各类柔性的、可擦写的显示标志如姓名牌、资历章等小型物品,或大型的可擦写柔性广告面料,在未来也是拓展高性能混纺面料应用的一大路径。

  背景链接:

  迷彩,原意伪装,指可以用来隐藏人体于背景的服装,多通过服装上的图案实现对人体的分隔及其与背景的融合。迷彩作战服主要包括四大要素,即色彩、迷彩图案、织物功能及服装结构。

  目前技术最成熟、应用做广泛的是可见光和近红外迷彩。由于人体多为活动目标,除了最初单一颜色的伪装军服,多采用不规则斑点组成的多色变形迷彩作为迷彩图案。从最初穿着单一颜色的军服发着到穿着和背景色相融合的迷彩服。

  迷彩服在二战中得以迅速发展,从伪装的角度而言,与背景最大程度的融合、从视觉上不易被注意是同一基本原则。从迷彩图案而言,颜色及其色度学参数、图案形状及其尺寸是其与背景融合的关键要素。

  国外军队变色迷彩研究进展

  国外军队,特别是美军和日军自20世纪60年代起就开始了外军变色迷彩的研究,其开发的轨迹基本上呈现如下过程。

  提出“变色龙”军服的性能追求目标,即“在红地毯上显示为红色、遇到袭击躲到树丛中时即显示为绿色”的理想变色效应,但直到目前也未能实现,且必要性也不强;继而结合变色材料(热致变色、光致变色、电致变色、湿敏变色、压敏变色、气敏变色、酸碱度敏感变色等)和发光材料、柔性显示器的科学技术研究,逐渐分化为两种技术路线。

  一种技术路线是排除了变色材料中难以实现控制的热、光、湿、压力等控制模式,致力于电致变色材料、特别是导电高分子材料和过渡金属氧化物电致变色材料的研究,并希望将电致发光材料应用于变色迷彩。

  然而,其变色前后的色相、驱动电压、响应速度和反转寿命均不理想,电致发光材料的伪装效果也不理想,因此目前还没有国外军队展示其基于电致变色材料的变色迷彩样品,由于军事科研的保密性,目前也没有科学技术层面的相关报导。

  另一种技术路线是为背景图像提取及服装正面图像显示的方式,即以微型摄像机及有机发光二极管(OLED)等柔性显示材料形成服装系统,将背景图像显示在服装上,使正面观察者将服装上的图像与背景混为一体,达到伪装效果。

  这种方式能适应各种背景条件,但也存在一些问题,一是采用发光方式本身就容易暴露;二是服装只能显示一种图像,所以只能对一个方向进行伪装,换一个角度则更加容易暴露;三是其体系庞大,失去了实际的军事意义。目前,日本有这样的样品展示。


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