有机可逆热致变色材料的变色机理及应用进展_张凤
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严涛 研 ［４０］ 制了一种可 随 环 境 温 度 变 化 反 复 可 逆 改 变 颜 色、透光性、吸热性及反光性的新型塑 料薄 膜，其 不 仅 具 有 普 通农膜的保温、保 墒 等 功 能，而 且 能 在 常 温 下 通 过 可 逆 温 致 变色调温、调光和调湿，以抑制杂草和病虫 害，并 可 增 加 防 老 化、防液滴等功能。Ｈａｒｌａｎ Ｊ．Ｂｙｋｅｒ等 介 ［４１］ 绍 了 一 种 变 色 窗 户，其颜色 会 随 温 度 改 变 而 变 化，从 而 起 到 保 温 作 用。Ｌｉｕ Ｌｉｙｕ等 利 ［４２］ 用 热 致 变 色 材 料 制 备 出 超 薄 型 热 致 变 色 显 示 器，制作简单、形 状 可 控，并 且 能 耗 低，节 约 成 本。 最 近 的 研
３ Ａｎｕｐａｔ Ｐｏｔｉｓａｔｉｔｙｕｅｎｙｏｎｇ，Ｒｏｊｒｉｔ Ｒｏｊａｎａｔｈａｎｅｓ，Ｇａｍｏｌｗａｎ Ｔｕｍｃｈａｒｅｒｎ，ｅｔ ａｌ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｐｒｏｂｅｄ ｓｉｄｅ－ｃｈａｉｎ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｉｎ ｃｈｒｏｍｉｃ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｐｏｌｙ－ ｄｉａｃｅｔｙｌｅｎｅ ｖｅｓｉｃｌｅｓ［Ｊ］．Ｌａｎｇｍｕｉｒ，２００８，２４：４４６１
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材料导报 Ａ：综述篇
２０１２ 年 ５ 月 （上 ）第 ２６ 卷 第 ５ 期
有 机 可 逆 热 致 变 色 材 料 的 变 色 机 理 及 应 用 进 展／张 凤 等
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无机变色材料相比具有独特的优势。
究较多地关注热致变色材料用于人体病变部位温度的测量， 有助于降低治疗费用，减轻患者的痛苦 。 ［４３］
众所周知，伪造货 币、票 据 和 商 标 等 将 会 产 生 极 其 严 重 的后果。目前防伪手段主要有水 印防伪、激 光 全 息 防 伪 和 隐 形条码防伪。防伪 商 标 多 用 激 光 防 伪，其 进 口 设 备 昂 贵，制 版价格高。用可逆热致变色材料制作 商标，商 标 图 案 的 颜 色 可在一定温度下发生可逆变 化，起到防伪 的 目 的。该 方 法 生 产工艺和操作简 单、不 易 仿 制，极 大 地 降 低 了 传 统 防 伪 标 志 生产所带来的高 额 成 本，适 合 普 通 大 众，如 铁 道 部 改 换 的 新 车票上就使用了来自澳大利亚马克热敏有限公司的热敏油 墨。 ３．３ 其 他
ＺＨＡＮＧ Ｆｅｎｇ，ＧＵＡＮ Ｐｉｎｇ，ＨＵ Ｘｉａｏｌｉｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ｔｈｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｓｐａｃｅ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｘｉ’ａｎ ７１０１２９）
目前以酚类和有机酸作为电子接受 体 的 研 究 较 多，应 用 也最为广泛。但酚类作为电子接受体存 在 诸 多 问 题，如 毒 性 大，耐氧化性、耐 光 性 等 不 尽 人 意。 于 永 等 以 ［８］ 孔 雀 石 绿 为 电子给予体、硼酸 为 电 子 接 受 体、丙 二 酸 为 溶 剂 制 备 了 有 机 可逆热致变色材料，其 变 色 机 理 见 图 ２。 硼 酸 作 为 电 子 接 受
＊ 陕 西 省 自 然 科 学 基 金 （２００７ｋ０７１） 张 凤 ：女 ，１９８４ 年 生 ，硕 士 生 Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈБайду номын сангаасｎｇｆｅｎｇ８４１０１２＠１６３．ｃｏｍ
有 机 可 逆 热 致 变 色 材 料 的 变 色 机 理 及 应 用 进 展／张 凤 等
目前，研究与开发 的 有 机 可 逆 热 致 变 色 材 料 已 不 少，其 变色机理不尽相同。化合物是否具有可逆热致变色性首先 取决于自身的分子结构。如聚硅烷具有可逆热致变色性能， 但若用碳原子替换硅原子，则丧失热致变 色 性 能。再 如 聚 丁 二炔通常情况下具有不可逆热致 变色 性，但在主 链 上 引 入 侧 基，就具备了可逆热致变色 性 能 。 ［３］ 热 致 变 色 材 料 的 变 色 机 理还与所处环境有关，如溶剂、ｐＨ 值等。Ｍａｒｔｉｎ Ｎｅｅｂｅ等［４］ 发现了一种菌视紫红质可逆热变色材料，当 ｐＨ 为６．９时，温 度从１０℃升高到４５℃，颜 色 从 紫 色 变 为 红 色；当 ｐＨ 为 ４．２ 时则从紫色变为蓝色。
２ Ｇｒａｎｑｖｉｓｔ Ｃ Ｇ，Ｌａｎｓａｋｅｒ Ｐ Ｃ，Ｍｌｙｕｋａ Ｎ Ｒ，ｅｔ ａｌ．Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ ｃｈｒｏｍｏｇｅｎｉｃｓ：Ｎｅｗ ｒｅｓｕｌｔｓ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ ａｎｄ ｔｈｅｒ－ ｍｏｃｈｒｏｍｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｄｅｖｉｃｅｓ［Ｊ］．Ｓｏｌ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｔｅｒ Ｓｏｌ Ｃｅｌｌｓ，２００９，９３：２０３２
４ 展 望
图 １２ 螺 噁 嗪 热 致 变 色 机 理 Ｆｉｇ．１２ Ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ ｔｈｅｒｍｏｃｈｒｏｍｉｃ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｓｐｉｒｏｏｘａｚｉｎｅ ３．１ 涂 层
将可逆热致变色材料涂于被监视 物表 面，可 长 期 显 示 其 温度变化，适宜于危险区域温度监 察报警 或 温 度 指 示。如 在 一种装饮料的容器壁上绘制一 系列 图案，每个图 案 的 表 面 覆 盖一层不透 明 的 变 色 油 墨，并 且 不 同 油 墨 层 的 变 色 温 度 不 同。这样，随着一定 温 度 的 液 体 的 加 入，容 器 壁 上 就 会 持 续 出现不同颜色的图案，呈现出动画的效果 。 ［３７］ 热 致 变 色 材 料 还可用于建筑涂料中，使涂层能够随外界温度变 化 而 呈 现 出 不同的颜色，起到 调 节 室 内 温 度、美 化 居 住 环 境 的 作 用。 马 一平 以 ［３８］ 内酯为电子给予体、二羟基联苯为电子 接 受 体 制 备 了可逆温致水泥基材料，因 内 酯 的 种 类 不 同，在 ２０℃ 时 呈 现 蓝色或 红 色，在 ４２℃ 或 ５８℃ 时 均 为 白 色。 红 色 符 合 建 筑 物 在低温下对 暖 色 调 的 要 求，白 色 符 合 高 温 时 对 冷 色 调 的 要 求，具有节能降耗、绿 色 低 碳 的 优 点。 纺 织 品 的 涂 料 印 花 是 可逆热致变色材料的另一个重 要应 用领域，这种 纺 织 品 可 随 体温和环境温度 的 变 化 而 变 化，呈 现 出 动 态 色 彩 和 花 纹，具 有新颖的视觉效果。伪装服上的迷彩涂料就可根据外界温 度变化，改变色彩和图案，起到伪装隐蔽的作用 。 ［３９］ ３．２ 防 伪 材 料
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｏｒｇａｎｉｃ，ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ，ｔｈｅｒｍｏｃｈｒｏｍｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ
热致变色材料是指自身颜色随着温度的变化而改变的 一类智能型材料，因其特殊的热性能吸引了大量 研 究 者 的 关 注，现已发展出无机、有机、液 晶 等 多 个 种 类。近 年 来，低 温、 可逆型热致变色材料已成为研究 热点，尤其是低 温 有 机 可 逆 热致变色材料，具有变色温度选择性大、变 色 区 间 窄、颜 色 组 合自由、色彩鲜艳、变色明显 等 优 势 ，已 ［１，２］ 广 泛 应 用 于 纺 织、 印 刷 油 墨 、变 色 涂 料 、防 伪 等 日 常 生 产 生 活 的 各 个 方 面 。
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材料导报 Ａ：综述篇
２０１２ 年 ５ 月 （上 ）第 ２６ 卷 第 ５ 期
有机可逆热致变色材料的变色机理及应用进展＊
张 凤 ，管 萍 ，胡 小 玲
（西 北 工 业 大 学 理 学 院 ，教 育 部 空 间 材 料 与 物 理 重 点 实 验 室 ，西 安 ７１０１２９）
摘要 有机可逆热致变色材料低温变色性能优于 传 统 的 无 机 可 逆 变 色 材 料 ，已 受 到 广 泛 的 关 注。 目 前，研 究 与开发的有机可逆热致变色材料已不少，其变色机理不尽相同。重点介绍了分子结构的变化对有 机 可 逆 热 致 变 色 材 料 变 色 机 理 的 影 响 ，并 概 述 了 有 机 可 逆 热 致 变 色 材 料 的 应 用 。
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｌｏｒ－ｃｈａｎｇｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ ｔｈｅｒｍｏｃｈｒｏｍｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｒｅ ｓｕ－ ｐｅｒｉｏｒ ｔｏ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｈａｖｅ ａｒｏｕｓｅｄ ｗｉｄｅ ｃｏｎｃｅｒｎ．Ｒｅｃｅｎｔｌｙ，ｓｏ ｍａｎｙ ｔｈｅｒｍｏｃｈｒｏｍｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ，ｂｕｔ ｔｈｅｙ ｈａｖｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｌｏｒ－ｃｈａｎｇｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｎ ｃｏｌｏｒ－ｃｈａｎｇｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ ｔｈｅｒｍｏｃｈｒｏｍｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｒｅ－ ｖｅｒｓｉｂｌｅ ｔｈｅｒｍｏｃｈｒｏｍｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｒｅ ｒｅｖｉｅｗｅｄ．
大地限制了其应用范围。微胶囊化是近年发展起来的一种 保护变色材料的优良方法，因其能使热敏材料 免 受 外 部 环 境
影响，有效提高其环境适应性，从而扩展 其 应 用 范 围，现 已 成 为热致变色材料研究的热点。
参考文献
１ 朱传芳，徐汉红．可逆热 色 性 化 合 物 的 研 究 进 展 ［Ｊ］．化 学 进 展 ，２００１，１３（４）：２６１
通过以上的研究报道可以看出，对于 有 机 可 逆 热 致 变 色
材料的机理研究已相当深入。有机可逆热致变色材料在低 温方面，相对于无 机 可 逆 热 致 变 色 材 料 显 示 出 优 良 性 能，但
是在高温方 面 应 用 较 少，或 几 乎 没 有，还 需 加 大 开 发 力 度。 虽然有机可逆热致变色材料受到了广泛的关 注，但 是 其 在 实 际应用中易受环 境 影 响 或 破 坏，造 成 热 敏 性 降 低 或 丧 失，极
需要指出的是，近年来国内外开展了许 多 有 关 变 色 材 料 变色机理的研究 工 作，促 进 了 有 机 变 色 材 料 的 应 用 与 开 发。 以下将重点介绍具有不同变色机理的热致变色材料的研究
进展以及在各个领域的应用现状。
１ 分 子 间 的 电 子 转 移 机 理
该类有机可逆热致变色材料由电子 给 予 体、电 子 接 受 体 及溶剂化合物３部分组成。电子给予体通常是一些荧烷类、 罗丹明 Ｂ 内酰胺、三苯甲烷类等，作用是提供热变色色基；电 子接受体通常由酚类、羧酸类、路易斯酸 组 成，主 要 作 用 是 引 起热 致 变 色；溶 剂 主 要 有 脂 肪 醇、羧 酸 酯、酮、醚、三 氧 化 二 铝，起调节变色 温 度 的 作 用。 当 温 度 发 生 变 化 时，电 子 给 予 体和电子接受体间发生电子转移，导致电子给 予 体 的 分 子 结 构发生变化，产生可逆热致变色现象。一 个 典 型 的 电 子 转 移 过程如图１所示 ，降 ［５－７］ 低温度时，结晶紫内酯在电子 接 受 体 作用下从内酯结 构 变 为 醌 式 结 构，分 子 内 形 成 共 轭 体 系，颜 色从无色变为蓝 色；升 高 温 度 时，结 晶 紫 内 酯 闭 环 消 色。 随 温 度 升 高 和 降 低 ，变 色 材 料 呈 现 可 逆 的 热 致 变 色 性 能 。
关键词 有机 可逆 热致变色材料 中 图 分 类 号 ：ＴＢ３４ 文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｃｏｌｏｒ－ｃｈａｎｇｉｎｇ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ Ｔｈｅｒｍｏｃｈｒｏｍｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
３ Ａｎｕｐａｔ Ｐｏｔｉｓａｔｉｔｙｕｅｎｙｏｎｇ，Ｒｏｊｒｉｔ Ｒｏｊａｎａｔｈａｎｅｓ，Ｇａｍｏｌｗａｎ Ｔｕｍｃｈａｒｅｒｎ，ｅｔ ａｌ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｐｒｏｂｅｄ ｓｉｄｅ－ｃｈａｉｎ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｉｎ ｃｈｒｏｍｉｃ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｐｏｌｙ－ ｄｉａｃｅｔｙｌｅｎｅ ｖｅｓｉｃｌｅｓ［Ｊ］．Ｌａｎｇｍｕｉｒ，２００８，２４：４４６１
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材料导报 Ａ：综述篇
２０１２ 年 ５ 月 （上 ）第 ２６ 卷 第 ５ 期
有 机 可 逆 热 致 变 色 材 料 的 变 色 机 理 及 应 用 进 展／张 凤 等
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无机变色材料相比具有独特的优势。
究较多地关注热致变色材料用于人体病变部位温度的测量， 有助于降低治疗费用，减轻患者的痛苦 。 ［４３］
众所周知，伪造货 币、票 据 和 商 标 等 将 会 产 生 极 其 严 重 的后果。目前防伪手段主要有水 印防伪、激 光 全 息 防 伪 和 隐 形条码防伪。防伪 商 标 多 用 激 光 防 伪，其 进 口 设 备 昂 贵，制 版价格高。用可逆热致变色材料制作 商标，商 标 图 案 的 颜 色 可在一定温度下发生可逆变 化，起到防伪 的 目 的。该 方 法 生 产工艺和操作简 单、不 易 仿 制，极 大 地 降 低 了 传 统 防 伪 标 志 生产所带来的高 额 成 本，适 合 普 通 大 众，如 铁 道 部 改 换 的 新 车票上就使用了来自澳大利亚马克热敏有限公司的热敏油 墨。 ３．３ 其 他
ＺＨＡＮＧ Ｆｅｎｇ，ＧＵＡＮ Ｐｉｎｇ，ＨＵ Ｘｉａｏｌｉｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ｔｈｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｓｐａｃｅ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｘｉ’ａｎ ７１０１２９）
目前以酚类和有机酸作为电子接受 体 的 研 究 较 多，应 用 也最为广泛。但酚类作为电子接受体存 在 诸 多 问 题，如 毒 性 大，耐氧化性、耐 光 性 等 不 尽 人 意。 于 永 等 以 ［８］ 孔 雀 石 绿 为 电子给予体、硼酸 为 电 子 接 受 体、丙 二 酸 为 溶 剂 制 备 了 有 机 可逆热致变色材料，其 变 色 机 理 见 图 ２。 硼 酸 作 为 电 子 接 受
＊ 陕 西 省 自 然 科 学 基 金 （２００７ｋ０７１） 张 凤 ：女 ，１９８４ 年 生 ，硕 士 生 Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈБайду номын сангаасｎｇｆｅｎｇ８４１０１２＠１６３．ｃｏｍ
有 机 可 逆 热 致 变 色 材 料 的 变 色 机 理 及 应 用 进 展／张 凤 等
目前，研究与开发 的 有 机 可 逆 热 致 变 色 材 料 已 不 少，其 变色机理不尽相同。化合物是否具有可逆热致变色性首先 取决于自身的分子结构。如聚硅烷具有可逆热致变色性能， 但若用碳原子替换硅原子，则丧失热致变 色 性 能。再 如 聚 丁 二炔通常情况下具有不可逆热致 变色 性，但在主 链 上 引 入 侧 基，就具备了可逆热致变色 性 能 。 ［３］ 热 致 变 色 材 料 的 变 色 机 理还与所处环境有关，如溶剂、ｐＨ 值等。Ｍａｒｔｉｎ Ｎｅｅｂｅ等［４］ 发现了一种菌视紫红质可逆热变色材料，当 ｐＨ 为６．９时，温 度从１０℃升高到４５℃，颜 色 从 紫 色 变 为 红 色；当 ｐＨ 为 ４．２ 时则从紫色变为蓝色。
２ Ｇｒａｎｑｖｉｓｔ Ｃ Ｇ，Ｌａｎｓａｋｅｒ Ｐ Ｃ，Ｍｌｙｕｋａ Ｎ Ｒ，ｅｔ ａｌ．Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ ｃｈｒｏｍｏｇｅｎｉｃｓ：Ｎｅｗ ｒｅｓｕｌｔｓ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ ａｎｄ ｔｈｅｒ－ ｍｏｃｈｒｏｍｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｄｅｖｉｃｅｓ［Ｊ］．Ｓｏｌ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｔｅｒ Ｓｏｌ Ｃｅｌｌｓ，２００９，９３：２０３２
４ 展 望
图 １２ 螺 噁 嗪 热 致 变 色 机 理 Ｆｉｇ．１２ Ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ ｔｈｅｒｍｏｃｈｒｏｍｉｃ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｓｐｉｒｏｏｘａｚｉｎｅ ３．１ 涂 层
将可逆热致变色材料涂于被监视 物表 面，可 长 期 显 示 其 温度变化，适宜于危险区域温度监 察报警 或 温 度 指 示。如 在 一种装饮料的容器壁上绘制一 系列 图案，每个图 案 的 表 面 覆 盖一层不透 明 的 变 色 油 墨，并 且 不 同 油 墨 层 的 变 色 温 度 不 同。这样，随着一定 温 度 的 液 体 的 加 入，容 器 壁 上 就 会 持 续 出现不同颜色的图案，呈现出动画的效果 。 ［３７］ 热 致 变 色 材 料 还可用于建筑涂料中，使涂层能够随外界温度变 化 而 呈 现 出 不同的颜色，起到 调 节 室 内 温 度、美 化 居 住 环 境 的 作 用。 马 一平 以 ［３８］ 内酯为电子给予体、二羟基联苯为电子 接 受 体 制 备 了可逆温致水泥基材料，因 内 酯 的 种 类 不 同，在 ２０℃ 时 呈 现 蓝色或 红 色，在 ４２℃ 或 ５８℃ 时 均 为 白 色。 红 色 符 合 建 筑 物 在低温下对 暖 色 调 的 要 求，白 色 符 合 高 温 时 对 冷 色 调 的 要 求，具有节能降耗、绿 色 低 碳 的 优 点。 纺 织 品 的 涂 料 印 花 是 可逆热致变色材料的另一个重 要应 用领域，这种 纺 织 品 可 随 体温和环境温度 的 变 化 而 变 化，呈 现 出 动 态 色 彩 和 花 纹，具 有新颖的视觉效果。伪装服上的迷彩涂料就可根据外界温 度变化，改变色彩和图案，起到伪装隐蔽的作用 。 ［３９］ ３．２ 防 伪 材 料
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｏｒｇａｎｉｃ，ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ，ｔｈｅｒｍｏｃｈｒｏｍｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ
热致变色材料是指自身颜色随着温度的变化而改变的 一类智能型材料，因其特殊的热性能吸引了大量 研 究 者 的 关 注，现已发展出无机、有机、液 晶 等 多 个 种 类。近 年 来，低 温、 可逆型热致变色材料已成为研究 热点，尤其是低 温 有 机 可 逆 热致变色材料，具有变色温度选择性大、变 色 区 间 窄、颜 色 组 合自由、色彩鲜艳、变色明显 等 优 势 ，已 ［１，２］ 广 泛 应 用 于 纺 织、 印 刷 油 墨 、变 色 涂 料 、防 伪 等 日 常 生 产 生 活 的 各 个 方 面 。
· ７６ ·
材料导报 Ａ：综述篇
２０１２ 年 ５ 月 （上 ）第 ２６ 卷 第 ５ 期
有机可逆热致变色材料的变色机理及应用进展＊
张 凤 ，管 萍 ，胡 小 玲
（西 北 工 业 大 学 理 学 院 ，教 育 部 空 间 材 料 与 物 理 重 点 实 验 室 ，西 安 ７１０１２９）
摘要 有机可逆热致变色材料低温变色性能优于 传 统 的 无 机 可 逆 变 色 材 料 ，已 受 到 广 泛 的 关 注。 目 前，研 究 与开发的有机可逆热致变色材料已不少，其变色机理不尽相同。重点介绍了分子结构的变化对有 机 可 逆 热 致 变 色 材 料 变 色 机 理 的 影 响 ，并 概 述 了 有 机 可 逆 热 致 变 色 材 料 的 应 用 。
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｌｏｒ－ｃｈａｎｇｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ ｔｈｅｒｍｏｃｈｒｏｍｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｒｅ ｓｕ－ ｐｅｒｉｏｒ ｔｏ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｈａｖｅ ａｒｏｕｓｅｄ ｗｉｄｅ ｃｏｎｃｅｒｎ．Ｒｅｃｅｎｔｌｙ，ｓｏ ｍａｎｙ ｔｈｅｒｍｏｃｈｒｏｍｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ，ｂｕｔ ｔｈｅｙ ｈａｖｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｌｏｒ－ｃｈａｎｇｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｎ ｃｏｌｏｒ－ｃｈａｎｇｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ ｔｈｅｒｍｏｃｈｒｏｍｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｒｅ－ ｖｅｒｓｉｂｌｅ ｔｈｅｒｍｏｃｈｒｏｍｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｒｅ ｒｅｖｉｅｗｅｄ．
大地限制了其应用范围。微胶囊化是近年发展起来的一种 保护变色材料的优良方法，因其能使热敏材料 免 受 外 部 环 境
影响，有效提高其环境适应性，从而扩展 其 应 用 范 围，现 已 成 为热致变色材料研究的热点。
参考文献
１ 朱传芳，徐汉红．可逆热 色 性 化 合 物 的 研 究 进 展 ［Ｊ］．化 学 进 展 ，２００１，１３（４）：２６１
通过以上的研究报道可以看出，对于 有 机 可 逆 热 致 变 色
材料的机理研究已相当深入。有机可逆热致变色材料在低 温方面，相对于无 机 可 逆 热 致 变 色 材 料 显 示 出 优 良 性 能，但
是在高温方 面 应 用 较 少，或 几 乎 没 有，还 需 加 大 开 发 力 度。 虽然有机可逆热致变色材料受到了广泛的关 注，但 是 其 在 实 际应用中易受环 境 影 响 或 破 坏，造 成 热 敏 性 降 低 或 丧 失，极
需要指出的是，近年来国内外开展了许 多 有 关 变 色 材 料 变色机理的研究 工 作，促 进 了 有 机 变 色 材 料 的 应 用 与 开 发。 以下将重点介绍具有不同变色机理的热致变色材料的研究
进展以及在各个领域的应用现状。
１ 分 子 间 的 电 子 转 移 机 理
该类有机可逆热致变色材料由电子 给 予 体、电 子 接 受 体 及溶剂化合物３部分组成。电子给予体通常是一些荧烷类、 罗丹明 Ｂ 内酰胺、三苯甲烷类等，作用是提供热变色色基；电 子接受体通常由酚类、羧酸类、路易斯酸 组 成，主 要 作 用 是 引 起热 致 变 色；溶 剂 主 要 有 脂 肪 醇、羧 酸 酯、酮、醚、三 氧 化 二 铝，起调节变色 温 度 的 作 用。 当 温 度 发 生 变 化 时，电 子 给 予 体和电子接受体间发生电子转移，导致电子给 予 体 的 分 子 结 构发生变化，产生可逆热致变色现象。一 个 典 型 的 电 子 转 移 过程如图１所示 ，降 ［５－７］ 低温度时，结晶紫内酯在电子 接 受 体 作用下从内酯结 构 变 为 醌 式 结 构，分 子 内 形 成 共 轭 体 系，颜 色从无色变为蓝 色；升 高 温 度 时，结 晶 紫 内 酯 闭 环 消 色。 随 温 度 升 高 和 降 低 ，变 色 材 料 呈 现 可 逆 的 热 致 变 色 性 能 。
关键词 有机 可逆 热致变色材料 中 图 分 类 号 ：ＴＢ３４ 文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｃｏｌｏｒ－ｃｈａｎｇｉｎｇ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ Ｔｈｅｒｍｏｃｈｒｏｍｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ