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(jié)合無機(jī)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(cè)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)?，這種方法雖簡(jiǎn)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(cè)其發(fā)射光譜曲線鑒別產(chǎn)品真?zhèn)巍?/p>

　　不同的光譜指紋纖維在特定的激發(fā)光照射時(shí)，根據(jù)發(fā)光波長(zhǎng)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(zhǎng)度、粗細(xì)、色相等特征上可調(diào)、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，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(jī)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(qiáng)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(duì)光的吸收、散射和反射等作用，阻礙了激發(fā)光進(jìn)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(dǎo)致激發(fā)強(qiáng)度降低。其次，纖維基材對(duì)紫外光的抵抗作用造成激發(fā)峰的位置向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，有效激發(fā)范圍縮短。

　　纖維基材對(duì)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(qiáng)度、有效激發(fā)波長(zhǎng)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(guān)。優(yōu)于成纖聚合物分子結(jié)構(gòu)和結(jié)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?yàn)楣庾V指紋纖維的主激發(fā)波長(zhǎng)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(jī)透明顏料對(duì)激發(fā)特性的影響

　　無機(jī)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(shí)，可能會(huì)遭到無機(jī)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(jī)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(dǎo)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(qiáng)度上存在差異。

　　激發(fā)條件是激發(fā)特性的影響

　　當(dāng)激發(fā)光照射纖維時(shí)，稀土發(fā)光材料中的稀土離子會(huì)吸收相應(yīng)能級(jí)的能量，發(fā)生能級(jí)躍進(jìn)，形成發(fā)光。當(dāng)激發(fā)光條件發(fā)生變化時(shí)，勢(shì)必會(huì)造成激發(fā)光能量的改變，從而對(duì)光譜指紋防偽纖維的激發(fā)過程造成影響。在激發(fā)波長(zhǎng)一定的情況下，隨著激發(fā)強(qiáng)度的增加，光譜指紋纖維的發(fā)射強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。這是由于當(dāng)激發(fā)光波長(zhǎng)與能級(jí)水平相應(yīng)時(shí)，激發(fā)效率越高，發(fā)光強(qiáng)度最大。

　　此外，環(huán)境溫度對(duì)光譜指紋纖維的發(fā)光波長(zhǎng)沒有影響，但對(duì)光譜指紋纖維的發(fā)光強(qiáng)度影響較大。當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，晶體場(chǎng)中的熱擾動(dòng)能量增加，電子變得更加活躍，躍遷并儲(chǔ)存到陷阱能級(jí)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(qiáng)的發(fā)光。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)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(jī)透明色料和激發(fā)條件的不同程度影響。纖維基材對(duì)光的反射、吸收、散射等作用、無機(jī)透明色料對(duì)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(jìn)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(jìn)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(cè)時(shí)必須在特定的條件下進(jìn)行。
　　
　□ 江南大學(xué)生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 張技術(shù) 葛明橋