Page 73 - 《精细化工》2021年第4期

第 4 期 王彬彬，等: 热致变色聚合物研究进展 ·707·

质量分数为 5%时，21 水凝胶的 LCST 降至 30 ℃，
且仍具有较高的太阳光调节能力，见表 5。
水凝胶用于智能窗时存在一个固有缺陷，因为
分散介质为水，对智能窗系统的密封性要求很高，
水分的挥发会大大降低智能窗的使用寿命，且这种
智能窗不能在较低温度（<0 ℃）使用。为了解决这
些问题，2017 年，LEE 等 [61] 报道了一类以离子液体
为分散介质的聚氨酯基离子凝胶，由于离子液体
（IL）与聚氨酯之间存在可逆的微相分离，其表现

出优异的热致变色性能（图 10）。与水凝胶相比，
该离子凝胶具有更高的光学调节能力和循环稳定
性。另外，该离子凝胶的凝固点低于–50 ℃，且挥
发性很小，使其在–50~150 ℃之间均可使用，弥补

了水凝胶所存在的缺陷。
图 9 基于 19 的水凝胶透明度随温度变化图片 [58]
Fig. 9 Transparency of hydrogel 19 under different temperatures
[58]
表 5 热响应性凝胶热致变色行为
在智能窗领域，绿色环保的羟丙基纤维素（21） Table 5 Thermochromic behavior of thermoresponsive gels
和羟丙基甲基纤维素（22）也受到人们的关注。与 聚合物 加热后颜色变化 可逆性 T c/℃ 参考文献
18 相比，21 作为一种水溶性纤维素衍生物，生产成 18 透明到不透明 可逆 32 [55]
本较低，但相转变温度较高（44 ℃），不利于其在 19 透明到不透明 可逆 40 [58]
智能窗领域应用。为了降低其变色温度，2016 年， 20 透明到不透明 可逆 35 [59]
YANG 等 [60] 将 NaCl 添加到 21 水凝胶中，随着 NaCl 21 透明到不透明 可逆 44 [60]
质量分数的增加，凝胶的 LCST 明显下降，当 NaCl 22 透明到不透明 可逆 35 [62]

图 10 离子凝胶热致变色机理示意图 [61]
Fig. 10 Schematic diagram of thermochromic mechanism of ionic gel [61]

1.4 光子晶体 见光而具有颜色，且能够通过外部刺激，如温度、
[63]
[64]
1987 年，JOHN 和 YABLONOVITCH 分别独 电场、磁场等，改变某一组分的晶格间距或折射率
立提出了光子晶体，其是由不同折射率的介质材料周 来调节颜色（图 11），使其在传感方面有着重要的
期性排列而成的微结构，包括布拉格叠层和胶体晶 应用 [65] 。光子晶体根据结构分为 3 类：一维（1D）、
体阵列。光子晶体可以选择性地反射某个波长的可 二维（2D）和三维（3D）光子晶体，分别代表沿一