光譜指紋防偽纖維是一種新型功能纖維，是以稀土發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，經紡絲工藝制成。它與傳統防偽纖維有著不同的防偽原理，傳統防偽纖維是通過檢測纖維是否發出熒光或者是否呈現某種特色的色彩來鑒別產品真偽，這種方法雖簡單易行，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射光譜曲線鑒別產品真偽。

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

　　光譜指紋纖維的發光主要源于分散其中的稀土發光材料，并且受到了纖維基材、稀土發光材料、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光譜有效激發范圍和激發強度發生了變化。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，阻礙了激發光進入纖維基材內部及其在纖維內部的傳播，降低了激發光的激發效率，導致激發強度降低。其次，纖維基材對紫外光的抵抗作用造成激發峰的位置向長波方向移動，有效激發范圍縮短。

　　纖維基材對激發特性的影響

　　不同纖維基材的光譜指紋纖維的激發光譜在激發強度、有效激發波長范圍和主激發峰位置有很大差異。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部的傳播，因此有助于光譜指紋纖維的激發，然而，與此相反，良好的抗紫外線能力卻不利于光的激發，這是因為光譜指紋纖維的主激發波長位于紫外線區。二者作用效果的抵消程度的差異，造成最終產品激發光譜的不同。

　　無機透明顏料對激發特性的影響

　　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和光子發射，形成光譜指紋纖維的最終發光。

　　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效率不同。因此，不同色彩光譜指紋纖維的發射光譜表現出在發射強度上存在差異。

　　激發條件是激發特性的影響

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

　　此外，環境溫度對光譜指紋纖維的發光波長沒有影響，但對光譜指紋纖維的發光強度影響較大。當環境溫度升高時，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光。

　　實驗結果表明：光譜指紋纖維的光照激發光譜受到纖維基材、無機透明色料和激發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光的選擇性吸收不同程度降低了激發光的能量，進而影響光譜指紋纖維的激發效率。致使不同的原料配方制備的光譜指紋纖維具有的發射光譜具有類似于人體指紋的唯一性。光譜指紋纖維激發條件的改變直接影響其光照激發程度，進而影響到光譜指紋纖維的發射光譜曲線特征，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。
　　
　□ 江南大學生態紡織教育部重點實驗室 張技術 葛明橋