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　　1 熱敏變色材料的變色機理

　　1。1 無機類

　　無機可逆熱敏材料的變色顏料大多是含有Ag、Cu、Hg的碘化物、絡(luò)合物、復(fù)鹽，由鈷鹽、鎳鹽六次甲基四胺形成的化合物也是較好的無機可逆熱敏材料，如：Pb2-yMyCr1-xMxO5，，MCrO4等等，常見的無機可逆溫敏材料如表1所示。無機可逆熱敏材料合成工藝簡單、成本較低，但其溫度范圍窄、變色分散、毒性大、色差小以及受使用條件、加熱時間和速度等限制，示溫精度不是很高;且其溫敏變色機理是利用物質(zhì)的固有性質(zhì)。無法自主選擇所希望的變色溫度和顏色，所以其應(yīng)用受到限制。

　　無機可逆熱敏材料是通過把材料加熱到一定溫度時，材料中的熱敏顏料發(fā)生某些物理變化或化學(xué)變化，導(dǎo)致分子結(jié)構(gòu)或分子形態(tài)變化引起顏色變化，從而達到指示溫度的目的。

　　1。2有機類

　　有機可逆熱敏變色性的化合物較多。如螺環(huán)類、雙蒽酮類、席夫堿類、熒烴類、三苯甲烷類等。

　　1。2。1 螺環(huán)類可逆熱敏變色化合物

　　螺環(huán)類可逆熱色性化合物早期報道的主要是螺環(huán)吡喃類，這類化合物發(fā)展很快，其品種繁多。一般而言加熱固體時。伴隨著熔融過程發(fā)生著無色或淺色與有色（如紫、藍色等）的變化。在溶液中也常有溶劑熱色現(xiàn)象[3]。同時該類化合物往往既有熱色性又有光色性。在螺環(huán)吡喃母體各個碳位上�？梢杂懈鞣N取代基，如最近報道的吲哚啉螺苯并吡喃衍生物。

　　1。2。2 含有一CH=CH一的多芳環(huán)有機物

　　該類可逆熱色性有機化合物含有的碳碳雙鍵往往是把含有苯環(huán)或類苯環(huán)的共軛體系連成大的共軛體系，其碳碳雙鍵中的碳原子或者是環(huán)上的橋頭碳原子，或者與苯環(huán)等共軛基團相連。雖然該類可逆熱色性有機化合物發(fā)現(xiàn)較早，研究較多。但其變色機理還不十分清楚。可能是因為在加熱過程中發(fā)生了平面構(gòu)型扭轉(zhuǎn)，或者生成了雙自由基。在雙蒽酮等母體的各個碳位上。可以是各種取代基。如烷基、硝基、烷氧基、鹵素、芳香基、苯并環(huán)等。該類可逆熱敏變色性有機物的典型母體如下：

　　1。2。3 通過電子轉(zhuǎn)移表現(xiàn)出可逆熱敏變色性

　　這類有機可逆熱敏材料由電子給予體（隱色染料），電子接受體、調(diào)節(jié)劑、增感劑及其他溶劑等組成。電子給予體和電子接受體之間因溫度引起電子轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，通過加入調(diào)節(jié)劑和增感劑可以使混合物很好地混合，而且還在某一溫度發(fā)生凝固與熔融的相互轉(zhuǎn)變現(xiàn)象，控制電子的轉(zhuǎn)移程度。使其實現(xiàn)可逆變化[4]。常見有機可逆熱敏材料的主要組分及作用如表2所示。

　　通常，電子給予體和電子接受體的氧化還原電位接近，當(dāng)溫度變化時，二者氧化還原電位相對變化程度不同，使氧化還原反應(yīng)的方向隨著溫度的改變而改變，通過電子的轉(zhuǎn)移而吸收或輻射一定波長的光，表觀上便有了顏色的變化。即所謂電子得失機理。例如：低溫時CVL供給雙酚A電子顯藍色。高溫時發(fā)生熔融現(xiàn)象。 CVL保留電子而呈淡藍色。即顯色凝同與熔融消色現(xiàn)象的轉(zhuǎn)變是隨著組成物相轉(zhuǎn)變而變化的，其變色溫度位于組成物中熔融性化

　　合物熔點附近。

　　1。3 液晶類

　　液晶是介于同態(tài)與液態(tài)之間的中間態(tài)物相。即為三位有序的空間結(jié)構(gòu)和各向同性的均質(zhì)熔融物質(zhì)。按形成條件把液晶分為溶致變色液晶和熱致變色液晶兩大類，溶致液晶是指溶于溶劑形成液晶態(tài)物質(zhì);熱致液晶是指在加熱條件下形成液晶態(tài)物質(zhì)。熱致變色型液晶按光學(xué)組織結(jié)構(gòu)不同又可分為近晶型液晶、向列型液晶和膽甾型液晶三種。而液晶可逆熱敏材料以膽甾型液晶為主。形成熱色效應(yīng)的機理可用Fergason的反射模型加以闡明：在零級近似下，膽甾相可看成具有平均折射率為 n的各向同性介質(zhì);在一級近似下，光學(xué)性質(zhì)受到空間結(jié)構(gòu)

　　周期半螺距p/2的調(diào)制（p/2相當(dāng)晶體的品格常數(shù)a），產(chǎn)生布拉格反射。當(dāng)可見光波長滿足布拉格反射條件時，可觀察到相應(yīng)波長的顏色。隨著溫度的變化，螺距隨之改變，從而產(chǎn)生色彩的變化。形成液晶的熱色效應(yīng)[5]。

　　液晶變色材料的優(yōu)點是變色靈敏度高。一般溫度變化不到l℃就會引起顏色明顯變化。而且選用不同液晶材料可在很廣的溫區(qū)發(fā)生變化。同時液晶變色材料耐光穩(wěn)定性好。與其他有色物質(zhì)不同。液晶變色材料是由于其分子在液晶中的形態(tài)和聚集態(tài)變化使之反射和透射而導(dǎo)致顏色發(fā)生變化的。光對分子本身影響小。

　　液晶變色材料的缺點是價格高。而且對化學(xué)物質(zhì)也非常敏感，容易降低變色效果。發(fā)色效應(yīng)也比染料要低得多。同時，由于液晶對纖維沒有親和力。所以用于紡織品時，要通過涂層或涂料印花來提高粘著牢度。為了易于應(yīng)用和提高它的穩(wěn)定性。最好先將它制成微膠囊后再應(yīng)用。并且最好是固著在黑地色上才有好的效果。但是應(yīng)用過程中如果粘合劑等高分子物用量過多。又會降低它的顏色鮮艷度和產(chǎn)品的手感。這些缺點是當(dāng)前它未被廣泛應(yīng)用的主要原因。

　　2 熱敏變色材料的應(yīng)用

　　2。1 無機可逆熱敏材料的應(yīng)用

　　無機可逆熱敏材料耐溫、耐久、耐光照，有足夠的可逆重復(fù)壽命，變色的色彩、溫度及可選擇范圍較廣，同時，具有很好的混合加工性，使得其具有很廣泛的應(yīng)用范圍。

　　2。1。1 化學(xué)防偽

　　化學(xué)防偽技術(shù)是指利用物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)進行真?zhèn)巫R別的方法。迄今為止。防偽領(lǐng)域所采用的方法多為激光防偽。其設(shè)備昂貴。而基于熱敏原理的化學(xué)防偽方法具有制造簡單、識別方便（手溫即可使商品圖案發(fā)生可逆變化）、成本低等特點，在技術(shù)保密性和防偽有效性等方面都有較大的優(yōu)勢[6]。無機可逆熱敏材料具有隨溫度變化顏色改變的特性，因此可將其涂在商標(biāo)、封簽、票據(jù)等上面，作為特殊的標(biāo)記，根據(jù)其受熱后顏色的變化來識別真?zhèn)�。有人采用醇酸清漆為基料，CoCl2?C6H12N4?10H2O為熱敏顏料，葉蠟石填料和二甲苯溶劑。制得可逆型熱敏涂料，變色溫度39。6℃。顏色在粉紅色和天藍色之間可逆變化。可用于生物發(fā)酵時溫度的控制和防偽標(biāo)志。

　　2。1。2測溫材料

　　可逆熱敏材料可用于化學(xué)反應(yīng)進行過程中溫度變化及反應(yīng)熱的檢測。也可用于化工生產(chǎn)中熱交換器、反應(yīng)釜和其他加熱裝置等的溫度分布測定。還可以用于化學(xué)品、危險品容器及儲存庫適宜溫度的指示等。胡智榮等采用鎳鹽（NiCl2?2C6H12N4?10H20），無機非金屬材料（SiO2） 作為填料，研制了低溫可逆熱敏涂料。變色溫度90℃。顏色在綠色和黃色之間可逆變化，可用于工業(yè)監(jiān)控等方面�？赡鏌崦舨牧线�可用于家用電器適宜使用溫度的指示：冷凍食品、蔬菜、水果等各類食品適宜保存溫度的指示;還可以用于裝飾、服裝、娛樂等美化生活方面。例如，變色服裝、變色家具、變色茶杯等，也可用于繪畫、美術(shù)作品、廣告中而產(chǎn)生一些奇特的效果。宋文學(xué)等利用氧化煅燒成功地制取了可逆熱敏材料BiVO4此熱敏材料在黃（室溫）-橙（120℃）-紅（200 ℃）之間進行可逆變化，由于其安全無毒、性能穩(wěn)定使得該材料在日常生活中得到廣泛的應(yīng)用。

　　2。2有機可逆熱敏材料的應(yīng)用

　　有機可逆熱敏材料與無機可逆熱敏材料相比，在變色溫度的選擇性、顏色組合自由度、顯示色差、材料選擇及價格等方面都有比較顯著的優(yōu)點，已得到了廣泛的應(yīng)用

來源：世界印染網(wǎng)