Page 119 - 《精细化工》2022年第8期

第 39 卷第 8 期 精 细 化 工 Vol.39, No.8
2022 年 8 月 FINE CHEMICALS Aug. 2022

功能材料
温敏光子晶体及自适应结构色迷彩器件制备

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王 超 ，牛文斌 ，李胜铭 ，王云朋 ，张淑芬
（1. 大连理工大学 精细化工国家重点实验室，辽宁 大连 116024；2. 大连理工大学 创新创业学院，辽
宁 大连 116024）
摘要：以 N,N-二甲基十二烷基氧化胺（C 12 DMAO）为基本单元，将 N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）、双丙酮丙烯
酰胺（DAAM）、丙烯酰胺（AM）在紫外聚合的条件下形成 PNIPAM-co-PDAAM-co-PAM 交联网络，制备了一
种快速响应的温敏光子晶体水凝胶 C 12 DMAO/PNIPAM-co-PDAAM-co-PAM。然后，采用硅橡胶对制备的温敏光
子晶体水凝胶进行包覆，将包覆的温敏光子晶体水凝胶与集成电加热板复合，构建自适应结构色器件。通过反
色光谱、红外成像对器件进行测试。结果表明，通过 NIPAM、DAAM、AM 比例的调整，水凝胶的响应温度可
在 4.3~55.0 ℃范围内调节。当 NIPAM 0.20 g、DAAM 0.20 g、AM 0.05 g、MBAA 50 mg，制备的自适应结构色
器件可在 22~30 ℃之间调节温度，结构色器件可以实现快速的颜色变化。
关键词：温敏性；结构色；水凝胶；光子晶体；迷彩防伪；功能材料
中图分类号：O734；TQ427.2 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2022) 08-1619-07

Preparation of temperature-sensitive photonic crystals and

self-adaptive color devices

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WANG Chao , NIU Wenbing , LI Shengming , WANG Yunpeng , ZHANG Shufen
（1. State Key Laboratory of Fine Chemicals, Dalian University of Technology, Dalian 116024, Liaoning, China; 2. College of
Innovation and Entrepreneurship, Dalian University of Technology, Dalian 116024, Liaoning, China）
Abstract: A fast responsive C 12DMAO/PNIPAM-co-PDAAM-co-PAM temperature-sensitive photonic
crystal hydrogel was prepared by N,N-Dimethyldodecylamine oxide (C 12DMAO) as basic unit interacting
with PNIPAM-co-PDAAM-co-PAM cross-linking network which were formed by polymerization of
N-isopropylacrylamide (NIPAM), diacetone acrylamide (DAAM) and acrylamide (AM) under UV
irradiation. Next, a self-adaptive color device was built though composition of silicone coated temperature-
sensitive photonic crystal hydrogel with integrated electric heating plate and tested by inverse color spectrum
and infrared imaging. It was concluded that the hydrogel exhibited a temperature response range of
4.3~55.0 ℃ along with the proportion adjustment of NIPAM, DAAM and AM. With NIPAM of 0.20 g,
DAAM of 0.20 g, AM of 0.05 g and MBAA of 50 mg, the response temperature range of prepared adaptive
structured color device was a close one of 22~30 ℃, which led to rapid color change.
Key words: temperature sensitive; structural color; hydrogel; photonic crystal; camouflage; functional materials

[5]
现代作战是复合场景的变化，单一颜色的防伪 耐疲劳性低，且受环境影响大 ；温敏变色材料变
服已不适应目前的需求。因此，开发一种颜色随外 色具有滞后性，不能快速变色，而且各种模拟外界
部环境变化的自适应材料器件具有很重要的发展意 环境的刺激因素较为复杂，较难人工调控 [6-9] 。
义 [1-4] 。目前，常见的自适应变色材料包括光敏变色 在光子晶体周期结构体系内引入可随外界刺激
材料和温敏变色材料。光敏变色材料抗氧化性差、 响应的材料，可制备出周期性结构能随着外界的物

收稿日期：2022-01-11; 定用日期：2022-03-11; DOI: 10.13550/j.jxhg.20220031
基金项目：国家自然科学基金（22078048）；大连高水平人才创新支持计划（2019RD06）
作者简介：王 超（1997—），男，硕士生，E-mail：13007059616@163.com。联系人：牛文斌（1984—），男，教授，E-mail：
niuwb@dlut.edu.cn；李胜铭（1987—），男，副教授，E-mail：lishengming@dlut.edu.cn。