Page 37 - 《精细化工》2020年第3期
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第 3 期 宋晓丽，等: 热致变色材料在智能社会中的发展现状及趋势 ·455·
1.5 智能服装感温变色 塑复合材料 [30] ，可在室温高时变色成冷色调，给人
近年来，对智能可穿戴设备的研究已引起人们 以清凉的感觉。将示温变色涂料与墙漆混合，可以
广泛重视，热致变色材料也在智能服装的设计制作 在不同温度下显示不一样的图案，创造缤纷趣味的
中崭露头角。采用热致变色染料印染的智能服装能 家居环境，或作为一些娱乐、公共场所内外墙壁装
够随周围环境或自身温度变化而不断变色，这种特 饰，丰富人们的生活。可逆热致变色材料在变色水
性在战斗伪装上有很大应用价值。有些国家仿生设 杯、变色茶具等日用品上也有很多应用。
计了智能变色迷彩服，可根据外界温度变化改变色 除此之外，一些热致变色材料在发生相变而变色
彩和图案，从而起到伪装隐蔽的作用。热致变色迷 的同时由于相变的热效应展现出优异潜热储存释放
彩服如图 5 所示。除此之外，可逆热致变色材料还 性能，也被视为一种很好的热储存材料。如 GENG
可以调控材料的红外发射率，如 ZHANG 等 [27] 采用 等 [31] 以结晶紫内酯作为着色剂，双酚 A 作为显色剂，
固相反应法制备了 Zn 1–x Co x O 纳米粉末，其红外发 1-十四烷醇作为溶剂，经微胶囊化后，将这些毫米
射率随温度发生明显变化，在可见光红外区域具有 级的微胶囊插入小针织袋中，然后加入到消防员防
很强的智能自适应伪装应用潜力。这类材料可以用 护背心靠近皮肤的内表面，直到其完成从结晶态到
作智能红外隐身保护材料，弥补了普通迷彩服能被 非晶态（颜色由蓝色至白色）的相变为止，微胶囊
红外侦视仪侦破的缺点，在战斗伪装领域具有重要 的温度都不会增加，从而为抢险救火的消防员提供
的科学研究和应用意义。 足够地防护。
2 分类
热致变色材料有多种不同的分类依据，例如：
从示温范围可以分为高、中、低温热致变色材料；
从颜色改变角度，分为单变色和多变色等。该文则
根据材料在智能社会中的应用特点，先按变色后颜
图 5 热致变色迷彩服 色的稳定性将其分为可逆热致变色和不可逆热致变
Fig. 5 Thermochromic camouflage 色两大类 [32-33] ，再从材料角度分为无机和有机等。
2.1 可逆热致变色材料
除此之外，热致变色智能服装还可用作人体温 可逆热致变色材料是指在一定温度范围内，加
度的实时传感检测系统。POTUCK 等 [28] 将变色温度 热到某一温度或温度区间时，颜色发生变化，恢复
在 33~38 ℃的多种颜料应用于尼龙、氨纶织物，设 初温时，颜色也随之复原的具有颜色记忆功能的智
计了可监测耐力运动员皮肤温度的运动衣，从而实 能材料 [34] 。由于其随外界环境变化实时变色，因此
时掌握运动员的身体疲劳程度。 中低温、可逆的热致变色材料在智能社会中应用广
1.6 其他 泛，逐渐占据了主导地位。但需要注意的是，当温
热致变色材料在商品防伪、智能家居、热储存 度高于某一极限温度时，材料自身结构会发生不可
等方面的应用也颇引人注目。商品包装智能防伪在 逆转变，因而丧失其可逆变色能力而表现为不可逆
未来智能社会中是极其重要的领域，应用前景广阔。 变色 [35] 。一般根据可逆热致变色材料的组成将其分
目前防伪技术多用激光防伪，但其设备昂贵、防伪 为无机、有机两类，而它们的机理、性质及应用也
成本高。而用温感变色涂料制成可逆变色商标，通 各不相同。
过商标图案在特定温度下的颜色变化来起到防伪作 2.1.1 无机材料
用，操作简单、成本低廉且不易仿制，目前已得到 无机类可逆变色化合物研究及应用较早，相较
广泛应用。例如在食品包装行业，越来越多的产品 于后来的有机材料变色温度更高。常见种类有金属
应用热致变色油墨进行防伪，消费者可通过包装上 及金属卤化物、金属氧化物及多种金属氧化物的多
防伪标签的热致变色情况快速简便地验证产品的真 晶体、金属络合物、复盐以及由钴盐、镍盐与六次
伪 [8,29] 。 甲基四胺形成的化合物。除此之外，随着研究的深
随着智能社会的发展，人们对家居装饰的审美 入，人们发现第Ⅰ、第Ⅱ主族元素，ⅣB、ⅤB、Ⅵ
要求也在不断提升，一成不变的家居装饰逐渐无法 B 副族元素等金属元素的钒酸盐、铬酸盐、钨酸盐
满足需求。而可逆示温变色涂料会随着温度的不同 及其混合物也是很好的无机可逆热致变色材料 [36] 。
发生颜色的变化，极大地丰富家居装饰的可观赏性。 从文献中总结出常见的各类无机可逆热致变色
例如：将可逆热致变色材料与木制家具复合做成木 材料如表 1 所示。
