Page 123 - 《精细化工》2022年第8期

第 8 期 王 超，等: 温敏光子晶体及自适应结构色迷彩器件制备 ·1623·

图 3 样品 1 的加热变色照片（a）、加热变色对应的谱图（b）及介电常数（c）；温敏光子晶体水凝胶的变色原理示意
图（d）；MBAA 用量对温敏光子晶体水凝胶变色温度的影响（e）；NIPAM/DAAM 质量比对温敏光子晶体水凝胶
变色温度的影响（f）；样品 1 的应力-应变曲线（g）
Fig. 3 Heating discoloration picture (a) and spectra corresponding to heating discoloration (b) and dielectric constant of
sample 1 (c); Schematic diagram of the principle of discoloration of thermosensitive photonic crystal hydrogel (d); Effect of
MBAA dosage on discoloration temperature of thermosensitive photonic crystal hydrogel (e); Effect of NIPAM/DAAM
mass ratio on discoloration temperature of thermosensitive photonic crystal hydrogel (f); Stress-strain curve of sample 1 (g)

按照 1.2 节实验方法，在 NIPAM 为 0.30 g、 改变一个因素的用量，其他因素用量不变的情况下
DAAM 为 0.10 g 保持不变的条件下，考察不同 材料的温度响应性。图 3f 为在两种原料 NIPAM、
MBAA 用量（以 NIPAM 和 DAAM 的质量为基准， DAAM 在总质量（ 0.4 g ）不变的情况下，按
下同）制备的样品的温敏性能，结果如图 3e 所示。 m(NIPAM)∶m(DAAM)分别为 3∶1、1∶1、1∶3，
由图 3e 可以发现，由不同用量 MBAA 制备的样品 制备的样品 3、样品 1、样品 9 对应的温度区域分别
对应的温度区域宽度没有发生变化，对应的温度区 为 25.1~29.3 ℃、13.4~23.1 ℃、4.3~14.3 ℃。同时
域上下限发生了类似于线性的变化，其中，用量为 对样品 1 进行拉伸性能进行测试，结果如图 3g 所
6.25%、12.50%、18.75%、21.25%、25.00%、31.25%、 示。由图 3g 可知，制备的温敏光子晶体水凝胶拉伸
37.50% 对应 的样品 2~8 的温度区域 分别为 性能较差，在交联剂 DAAM 较高用量下制备的水凝
20.1~24.3 ℃、26.6~29.8 ℃、33.7~36.6 ℃、 36.6~ 的断裂应变约为 90%。
40.0 ℃、39.6~43.2 ℃、46.7~49.2 ℃、52.7~55.2 ℃， 综上通过 NIPAM、DMAA、AM 比例的调整，
MBAA 用量每增加约 10%，对应样品的温度域提升 水凝胶的响应温度可在 4.3~55.0 ℃范围内调节。
5~6 ℃。同时发现，当 MBAA 用量为 21.25%时， 2.3 温敏光子晶体水凝胶的包覆及性能测试
样品 5 对应的变色温度域区间为 36.6~40.0 ℃，这 由于水凝胶水含量较大，正常暴露在空气中容
个温度区域于人体温度区域最为适配。此外实验发 易失水进而影响显色性能，因此，使用 SYLGARD
现，随着 AM 用量的增加，制备的样品的温度区间 184 硅橡胶对温敏光子晶体水凝胶（样品 1）进行包
也不断上升，当 AM 用量分别为 37.5%、50.0%、 覆，得到聚二甲基硅氧烷（PDMS）包覆的温敏光子
62.5%时，制备的样品 10、样品 11、样品 12 对应的 晶体 C 12DMAO/PNIPAM-co-PDAAM-co-PAM，并对其
温 度区间 分别 为 20.0~26.0 ℃、 31.6~37.2 ℃、 性能进行考察，结果见图 4。从图 4a 可以看出，PDMS
42.2~48.5 ℃。综上可以发现，AM 用量每增加 50 层与水凝胶层的界面紧紧贴合在一起。对包覆前后
mg，对应的温度区域上升约 10 ℃。以上探究的是 材料的光学性质进行测试，结果如图 4b、c 所示。