[发明专利]一种电调控变色龙仿生智能变色薄膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种电调控变色龙仿生智能变色薄膜的制备方法，以温度敏感聚合物单体溶液或电场敏感材料溶液为原料，制备得到聚合物薄膜，将该聚合物薄膜粘附在印刷有具有电热特性浆料或导电浆料图案的导电玻璃导电面，即得到电调控变色龙仿生智能变色薄膜。与现有技术相比，本发明制备得到的薄膜通过在图案不同位置时间不同的电流与电压，借由电热效应以及电场效应控制薄膜分区变色，实现光子晶体薄膜在人工控制电刺激下的主动变色。

技术领域

本发明涉及电致变色材料领域，尤其是涉及一种电调控变色龙仿生智能变色薄膜的制备方法。

背景技术

环境响应性变色材料是在生产生活中有非常广的应用，可以用于可视传感器、环境信号转换器等方面，同时在军工领域具有更为突出的作用，例如温度光照刺激变色材料可以用于制备环境隐身材料。其中电致变色是研究比较少但应用很多一类材料，电致变色是指材料的光学属性(反射率、透过率、吸收率等)在外加电场的作用下发生稳定、可逆的颜色变化的现象，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。具有电致变色性能的材料称为电致变色材料，用电致变色材料做成的器件称为电致变色器件。

电致变色材料分为无机和有机两类，无机电致变色以三氧化钨为代表，在施加不同电压范围时三氧化钨薄膜发生变色；有机电致变色材料有聚噻吩类及其衍射物、紫罗精类。这些传统材料在现实中已经有一定的应用，但是存在响应灵敏度低、响应范围有限以及颜色变化单一等缺点，无法应用在更加精密与深入的研究领域。

随着对响应性变色材料精度需要越来越高，响应灵敏度高、颜色变化丰富抗干扰能力强的响应性光子晶体结构应运而生。响应性光子晶体是指光带隙能随外界刺激而变化的光子晶体。在物理或者化学信号刺激下，光子晶体的晶格常数或者介电常数发生变化，此时光子晶体光禁带也会发生变化，当光禁带落在可见光区宏观可见材料的颜色变化。通过外界信号的刺激，光子晶体结构通过膨胀收缩来改变光带隙，使光子晶体产生颜色变化对这些刺激有一个颜色的比色响应。

2011年张荻老师课题组利用蝴蝶翅膀天然类光子晶体结构作为模板，制备了聚乙烯醇与壳聚糖共聚的光子晶体结构薄膜，这种薄膜浸泡在一定浓度的盐溶液中，通过改变是加载薄膜两端的电压，薄膜体积会发生膨胀收缩并改变光子晶体结构光禁带，对不同电压刺激显示不同的颜色响应。利用该技术制备的电致变色薄膜对电压刺激响应迅速、灵敏度高且比颜色响应范围广，能够将不可见的电信号准确的转化为鲜明的颜色信号。但是该现有技术仍然是存在一些缺点，其一这种薄膜受限于材料基础，仅能在电场敏感聚合物的基础上实现变色；其二这种材料是一种被动变色模式，光子晶体结构、聚合物以及电压决定了薄膜整体颜色，可调性以及可控性相对较差。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电调控变色龙仿生智能变色薄膜的制备方法，可以人工控制的电流以及电压刺激响应光子晶体薄膜，这种薄膜对不同电信号刺激会产生丰富的颜色变化，且可以人工控制变色过程形式以及颜色分布，是一种主动变色的电致变色薄膜。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种电调控变色龙仿生智能变色薄膜的制备方法，以温度敏感聚合物单体溶液或电场敏感材料溶液为原料，制备得到聚合物薄膜，将该聚合物薄膜粘附在印刷有具有电热特性浆料或导电浆料图案的导电玻璃导电面，即得到电调控变色龙仿生智能变色薄膜。该薄膜粘附在印刷有具有电热特性浆料的导电玻璃导电面，通过在不同图案上加载电流产生热量，引发光子晶体聚合物薄膜局部变色，来实现制备人工可控电流刺激变色光子晶体薄膜，或者电压敏感聚合物发生膨胀收缩引起光子晶体带隙变化，通过在图案上不同部位施加不同的电压实现局部变色，实现人工控制电压刺激光子晶体薄膜变色。

所述温度敏感聚合物单体为具有最低临界相变温度在20～40℃的温敏单体，溶液浓度为50～150g/L。

所述温度敏感聚合物单体包括但不限于异丙基丙烯酰胺、异乙烯基异丁酰胺或甲基乙烯基醚。