Page 124 - 《精细化工》2022年第8期

·1624· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

图 4 包覆后温敏光子晶体的 SEM 图（a）；包覆前后样品 1 的反射光谱图（b、c）、不同时间的质量（d）；包覆后温敏
光子晶体在循环加热条件下的波长变化（e）
Fig. 4 SEM images of coated thermosensitive photonic crystal (a); Reflection spectra (b, c) and mass at different time (d) of
sample 1 before and after coating; Wavelength change of coated thermosensitive photonic crystal under cyclic heating
conditions (e)

由图 4b、c 可以发现，包覆后材料的变色性能保 材料从紫色开始发生红移。过程对应的反射光谱如
持良好，但一定程度上包覆后的材料，对应峰变得更 图 5b 所示。然后，对多点控制的器件显色进行了研
宽，说明包覆的硅烷弹性材料的存在对变色材料存在 究，在多点统一温度下的颜色变化如图 5c 所示。由
一定的影响，但不影响温致变色的能力。图 4d 为包 图 5c 可知，多点同时输出同一温度，可以实现颜色
覆前后水凝胶在不同时间的质量，以此评价可以看 的统一变化。当集成电路控制电热板上输出温度为
到，包覆对水凝胶稳定性的影响。由图 4d 可知，正常 26.3 ℃时，控制不同区域实现的颜色变化显示，分
的水凝胶在常温下放置 1920 min 后，由于失水丧失 别呈现出黄绿色 DLUT 字样。图 5d 为 26.3 ℃时温
变色能力且不可逆，用 PDMS 包覆后的水凝胶，大大 敏材料对应的反射光谱图。在完成上述操作之后，
缓解水凝胶的失水，在放置 13000 min 后，其质量 对整体的区域进行了降温操作，使温度从 26.3 ℃调
仍然可以保持约 60%。在反复升降温后，包覆后的水 整到 24.6 ℃。在多点同时完成降温操作后，显示出了
凝胶依然能保持良好的显色效果。由图 4e 可知，包 如图 5e 的蓝色的 DLUT 字样，当温敏材料为 24.6 ℃
覆后水凝胶材料连续循环加热 15 次后，仍能保持良 时，温敏材料对应的反射光谱如图 5f 所示。完成多
好的可逆变色性能，显示出稳定可逆的光学性能。 点同时输出实现相同的颜色变化后，在指定区域输
2.4 自适应结构色器件的构建与性能研究 出不同的温度实现如图 5g 的颜色变化。
受到自然界夏威夷短尾游鱼与伊莎贝拉蝶变色 图 5h 为对应的红外热成像图。在此过程中通过
原理的启发，制备了一种可响应外界刺激的自适应 集成电路，实现了对温敏材料的温度控制，进而输出不
可穿戴变色器件。当材料中 NIPAM 0.20 g、DMAA 同的颜色。图 5g 中模拟的是花朵的样式（上下部分
0.20 g、AM 0.05 g、MBAA 50 mg 时，首先研究样 分别为红花及绿叶），红花部分对应的温度为 30.5 ℃，
品的控制单点显色。图 5a 为 10 mm×10 mm×2 mm 对应的反射光谱如图 5i 所示，绿叶部分对应的温度为
大小的样品 1 包覆后在单点控制后的显色情况。由 26.5 ℃，对应的反射光谱如图 5j 所示，从而初步达到
图 5a 可知，随着温度从 22 ℃调整到 30 ℃，变色 模拟仿生的效果，实现了自适应环境显色的变化。