“变色龙”高分子——给你一件会变色的迷彩服

 

隐蔽——这大概是每一个狙击手要遵循的重要原则之一。而他穿着的迷彩服则是隐蔽的重要手段。但是,目标在移动、环境...





隐蔽——这大概是每一个狙击手要遵循的重要原则之一。而他穿着的迷彩服则是隐蔽的重要手段。但是,目标在移动、环境在变化,刚才还在草丛中与自然环境融为一体的大兵,到了黄土坡上可能就暴露无遗。于是,设想如果有一种跟变色龙一样的,可变换颜色的衣服该多好。

北京大学与南京工业大学最近合作的一项研究成果,让人们在这个目标上更近一步。他们开发出一种可以在低电压下转变颜色的织物。

(研究者展示的该种织物,在施加-1.5V至1.5V的电压下,可以观察到明显的颜色变化)
主角:共轭聚合物
这背后的原理不在于织物本身,而在于织物上的所喷涂的特殊材料——共轭聚合物。近些年来,无论是在学术研究还是在工业生产中,共轭聚合物都是一大热门。它们有着特殊的导电特性、光学特性、加工稳定性,这一次,研究者则是利用了共轭聚合物的另一大特性——电致变色性能。,研究者发明的这类聚合物在中性状态下呈现出翠绿色,而在氧化态下呈现出棕黄色。



(该种聚合物合成中使用的单体结构图,将其聚合为聚噻吩类高分子。bcd三图为三种单体的外观,其中G3单体为液体,可溶性好,利于加工。)

三种聚合物的区别在于取代基的不同,通过优化其取代基结构,可以改变其电学与颜色特性。另外,PG3聚合物具有很好的耐用特性,在5000次循环电压的使用后,阴阳极峰值电流降低均低于5%。
(abc图为三种聚合物在变化电压下的吸收光谱变化,d图展示的是在ITO玻璃上,三种聚合物膜在中性与氧化状态下的照片与(Y;x;y)值。)
更丰富的使用场景
除了用于织物材料,作为薄膜材料来使用,也维持了其优越的电致变色特性。
(ITO玻璃上“PKU”字样的PG3聚合物薄膜,施加-1.5V至1.5V的变化电压。)

另外,PG3聚合物由于具有长烷基链结构,具有一定的超疏水特性。这就使得材料在使用过程中不易沾水,更具实际应用价值。
(在粗糙纸张上喷涂PG3聚合物,滴加水滴。可直观观察到其超疏水特性。)

由于这种材料稳定性高、变色性能优异、所需电压低,在伪装用军事材料上具有很大的应用前景。如果再结合以智能环境颜色识别系统,我们或许还可以憧憬真正自动变色伪装的迷彩服呢。

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