江南大學生態(tài)紡織教育部重點實驗室 張技術 葛明橋

光譜指紋防偽纖維是一種新型功能纖維，是以稀土發(fā)光材料和聚合物為主要原料，結合無機透明色料和功能助劑，經(jīng)紡絲工藝制成。它與傳統(tǒng)防偽纖維有著不同的防偽原理，傳統(tǒng)防偽纖維是通過檢測纖維是否發(fā)出熒光或者是否呈現(xiàn)某種特色的色彩來鑒別產(chǎn)品真?zhèn)危@種方法雖簡單易行，但很容易被模仿，防偽力度較低。而光譜指紋纖維是通過檢測其發(fā)射光譜曲線鑒別產(chǎn)品真?zhèn)巍?

不同的光譜指紋纖維在特定的激發(fā)光照射時，根據(jù)發(fā)光波長或能量的分布曲線不同形成不同的發(fā)射光譜曲線，類似于人的指紋，具有唯一性。該纖維具有質(zhì)量輕、體積小、在長度、粗細、色相等特征上可調(diào)、使用方便等優(yōu)點，將其用于紙張、票據(jù)、紙幣等產(chǎn)品的防偽具有巨大潛力。

光譜指紋纖維的發(fā)光主要源于分散其中的稀土發(fā)光材料，并且受到了纖維基材、稀土發(fā)光材料、無機透明色料等多種成分不同程度的影響。

光譜指紋纖維的光譜特性分析

與純的稀土鋁酸鍶相比，光譜指紋纖維的激發(fā)光譜有效激發(fā)范圍和激發(fā)強度發(fā)生了變化。這主要是受纖維中纖維基材的影響。首先，纖維基材對光的吸收、散射和反射等作用，阻礙了激發(fā)光進入纖維基材內(nèi)部及其在纖維內(nèi)部的傳播，降低了激發(fā)光的激發(fā)效率，導致激發(fā)強度降低。其次，纖維基材對紫外光的抵抗作用造成激發(fā)峰的位置向長波方向移動，有效激發(fā)范圍縮短。

纖維基材對激發(fā)特性的影響

不同纖維基材的光譜指紋纖維的激發(fā)光譜在激發(fā)強度、有效激發(fā)波長范圍和主激發(fā)峰位置有很大差異。這與聚合物自身物理性能的差異相關。優(yōu)于成纖聚合物分子結構和結晶度的不同，造成纖維基材在透明度、抗紫外線性能等物理特性的不同。良好的透明性有助于光在纖維內(nèi)部的傳播，因此有助于光譜指紋纖維的激發(fā)，然而，與此相反，良好的抗紫外線能力卻不利于光的激發(fā)，這是因為光譜指紋纖維的主激發(fā)波長位于紫外線區(qū)。二者作用效果的抵消程度的差異，造成最終產(chǎn)品激發(fā)光譜的不同。

無機透明顏料對激發(fā)特性的影響

無機透明顏料是制造彩色光譜指紋纖維的顏色填料，光在纖維中傳播時，可能會遭到無機透明色料一次甚至幾次選擇性吸收和透過，才得以完成光照激發(fā)和光子發(fā)射，形成光譜指紋纖維的最終發(fā)光。

由于無機透明色料在色相、明度等特性上的差異，部分激發(fā)光被選擇性吸收后，能量改變的程度不同，導致不同顏色光譜指紋纖維激發(fā)效率不同。因此，不同色彩光譜指紋纖維的發(fā)射光譜表現(xiàn)出在發(fā)射強度上存在差異。

激發(fā)條件是激發(fā)特性的影響

當激發(fā)光照射纖維時，稀土發(fā)光材料中的稀土離子會吸收相應能級的能量，發(fā)生能級躍進，形成發(fā)光。當激發(fā)光條件發(fā)生變化時，勢必會造成激發(fā)光能量的改變，從而對光譜指紋防偽纖維的激發(fā)過程造成影響。在激發(fā)波長一定的情況下，隨著激發(fā)強度的增加，光譜指紋纖維的發(fā)射強度逐漸增強。這是由于當激發(fā)光波長與能級水平相應時，激發(fā)效率越高，發(fā)光強度最大。

此外，環(huán)境溫度對光譜指紋纖維的發(fā)光波長沒有影響，但對光譜指紋纖維的發(fā)光強度影響較大。當環(huán)境溫度升高時，晶體場中的熱擾動能量增加，電子變得更加活躍，躍遷并儲存到陷阱能級中的電子更容易逃逸，因此，在較高溫度下光譜指紋纖維具有較強的發(fā)光。

實驗結果表明：光譜指紋纖維的光照激發(fā)光譜受到纖維基材、無機透明色料和激發(fā)條件的不同程度影響。纖維基材對光的反射、吸收、散射等作用、無機透明色料對激發(fā)光的選擇性吸收不同程度降低了激發(fā)光的能量，進而影響光譜指紋纖維的激發(fā)效率。致使不同的原料配方制備的光譜指紋纖維具有的發(fā)射光譜具有類似于人體指紋的唯一性。光譜指紋纖維激發(fā)條件的改變直接影響其光照激發(fā)程度，進而影響到光譜指紋纖維的發(fā)射光譜曲線特征，因此，在光譜指紋纖維防偽檢測時必須在特定的條件下進行。

來源： 亞洲紡織聯(lián)盟