[发明专利]力致变色材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及智能材料技术领域，尤其是涉及一种力致变色材料及其制备方法和应用。所述力致变色材料，包括变色层和设置于所述变色层至少一侧的回复层；所述变色层包括第一聚合物弹性体和微米颗粒，所述第一聚合物弹性体的折射率与微米颗粒的折射率的差值为0～0.05；所述回复层包括第二聚合物弹性体。本发明采用了变色层与回复层结合的双层或三层结构，其中变色层根据力学变化进行响应；回复层为纯的聚合物弹性体基体，回复性能好，有助于材料对力学变化的快速响应，可用于“智能窗口”领域，如建筑物的窗户等。本发明的力致变色材料制备方法操作简单方便，实用性强，可大规模制备。

技术领域

本发明涉及智能材料技术领域，尤其是涉及一种力致变色材料及其制备方法和应用。

背景技术

能响应外界刺激而改变自身光学性质(即对光的反射、透射、吸收等性质)的材料在“智能窗口”领域具有广泛的应用前景。比如可以用于建筑物的窗户，可以根据需求来给予刺激调节室内的光线，在炎热的天气减少进入室内太阳辐射，而在寒冷的时候增加进入室内的太阳辐射，从而辅助室内温度调节，减少空调的能量消耗。也可用于大棚温室、汽车天窗以及可变太阳眼镜等多样化的场景，以满足不同时候对光线调节的需求。

目前最常见的主要有四类材料，即光致变色材料、热致变色材料、电致变色材料和力致变色材料。其中前两种多为被动响应型，即根据环境光强或温度来被动改变自身的光学性质，而后两种则为主动控制型，即可根据需要来给予材料相应的电信号或机械力，从而改变材料的光学性质。可用于“智能窗口”的力致变色材料一般为聚合物弹性体，通过直接拉伸和收缩即可进行可逆的光学性质变化，与其他三类材料相比，具有结构简单、响应速度快和低成本等优点，因此被认为具有极大的应用潜力。目前已报道了多种通过构造表面褶皱、裂缝或者剪纸图案等方法制备的力致变色聚合物弹性体材料，但还缺乏一种普适型强的方法来制备易于加工且性能优异的力致变色聚合物弹性体材料。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供力致变色材料，以解决现有技术中存在的普适性差、不易加工的技术问题。

本发明的第二目的在于提供力致变色材料的制备方法，可采用已商业化的聚合物弹性体材料为基体，加工工艺简单，实用性强，可大规模制备。

本发明的第三目的在于提供力致变色材料在智能窗口领域中的应用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

力致变色材料，包括变色层和设置于所述变色层至少一侧的回复层；

所述变色层包括第一聚合物弹性体和所述微米颗粒，所述第一聚合物弹性体的折射率与所述微米颗粒的折射率的差值为0～0.05；

所述回复层包括第二聚合物弹性体。

可选的，所述力致变色材料包括所述变色层和设置于所述变色层一侧或两侧的回复层。

在本发明的具体实施方式中，变色层中，所述第一聚合物弹性体与所述微米颗粒的折射率可相同即差值为0，也可不同且差值≤0.05，具体折射率差值可以为0.01、0.02、0.03、0.04、0.05等等。其中，所述差值为折射率之差的绝对值，所述第一聚合物弹性体的折射率可大于所述微米颗粒的折射率，所述第一聚合物弹性体的折射率也可小于所述微米颗粒的折射率，所述第一聚合物弹性体的折射率也可等于所述微米颗粒的折射率。

本发明采用了变色层与回复层结合的双层或三层结构，其中变色层为折射率相近的聚合物弹性体基体与微米颗粒的混合，原始状态透光性好，在施加外力拉伸时，微米颗粒与聚合物弹性体基体分离形成空气填充的微米级空穴，空穴与聚合物弹性体基体材料折射率差别大，可以有效的反射和散射光线，透光性变差；回复层为纯的聚合物弹性体基体，回复性能好，有助于材料对力学变化的快速响应。