一种变色龙仿生的迷彩伪装变色膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种变色龙仿生的迷彩伪装变色膜的制备方法，采用以下步骤：(1)将热敏高分子单体与纳米金属颗粒、表面活性剂、交联剂、助引发剂及引发剂在去离子水中共混，得到混合溶液；(2)将混合溶液注入二氧化硅光子晶体模板中，静置至聚合完成后将模板浸入氢氟酸溶液中获得反模版，反模板在去离子水中反复清洗后浸泡在去离子水中，获得热敏高分子耦合纳米金属颗粒变色龙仿生薄膜。与现有技术相比，本发明专利技术可以对温度、可见光、近红外有敏感的颜色变化相应。

Method for preparing chameleon bionic camouflage color changing film

The invention relates to a preparation method of a kind of camouflage color film chameleon bionic, using the following steps: (1) the temperature sensitive polymer monomer and nano metal particles, surface active agent, crosslinking agent, initiator and initiator can blend in deionized water, mixed solution; (2) the mixed solution injection silica photonic crystal templates, static to completion will be immersed in hydrofluoric acid anti template template template polymerization, reverse in deionized water after repeated cleaning soaked in deionized water, obtain the temperature sensitive polymer coupling nano metal particles chameleon bionic films. Compared with the prior art, the invention can be sensitive to the color change of temperature, visible light and near infrared.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种迷彩伪装变色膜的制备方法，尤其是涉及一种变色龙仿生的迷彩伪装变色膜的制备方法。
技术介绍
自然界生物多种多样，经过亿万年的进化发展，使得它们具有很多特殊的适应自然环境的能力，这些人造材料所不具有的能力引起了科学家们的极大关注。其中，变色龙以其随着环境因素迅速改变颜色的能力成为仿生学科的一个研究热点。变色龙仿生材料可以用于传感器，环境信息编码及传递，伪装隐蔽以及军事工业等方面。为了实现变色龙效应，现阶段主要的应用手段有：单一保持与周围环境颜色相同以达到伪装目的，例如军用迷彩服迷彩涂漆；利用植入电子芯片感应周围条件变化，通过电脑控制以达到改变材料颜色的目的，例如变色龙电子皮肤；同时，可以应用各种变色材料(如电致变色、温致变色、光致变色)，通过相应条件刺激使材料颜色改变来达到制备变色龙仿生材料的目的。以上方法均存在造价高、应用面窄、不能对多种环境因素同时响应以及颜色变化单一的缺点，所以对于变色龙仿生的迷彩伪装材料的制备方法的研究，仍存在很大的空间。随着科学技术不断发展，人们对变色龙仿生材料的要求日益增高。在达到对多种环境因素进行响应的同时，也要求材料可以进行丰富的颜色变化，从而达到信息传递以及伪装隐蔽的作用。环境因素主要包括温度以及光照两部分，所以，同时对温度及光照敏感的材料是制备变色龙仿生材料的最佳选择。温度敏感聚合物作为最常用的一种变色材料，以其独特的优势在变色龙仿生材料里占据重要地位。温敏高分子不仅对温度敏感，同时可以利用光热转化效应对红外光进行响应，这大大扩展了材料的响应范围，同时温敏高分子也具有造价低、制备简便、性能易调控等优点。但是，由于材料本身性质的影响，温敏高分子对环境因素没有丰富的颜色响应，这是其缺点之一。可见光在调控变色龙变色行为中具有重要作用，也是生产生活中必不可少的一种环境刺激条件。然而，可以实现对可见光变色响应的温敏高分子少之又少，因此，如何实现变色龙仿生材料对可见光刺激响应是一个亟待解决的问题。因此，寻求一种可以实现同时对温度以及全光谱光照刺激响应且具有鲜艳颜色变化的变色龙仿生材料的技术方法，具有重要的现实意义。为了达到此技术要求，需要做出高技术含量的变色龙仿生的迷彩伪装变色膜，具体要求就是：温度敏感、全光谱敏感、响应迅速、颜色变化明显、造价低且制备简便。经过对现有技术的检索发现，横滨国立大学利用异丙基丙烯酰胺以及甲基丙烯酸的聚合物制备了对温度在16～32℃之间敏感响应的温敏高分子材料，并且利用高分子内部离子浓度变化实现了薄膜对电刺激的响应。且其利用了温敏高分子随着温度以及电流改变体积发生变化的特性，在高分子中引入了光子晶体结构来实现对温度的多种颜色响应。(Ueno K,Matsubara K,Watanabe M,et al.一种对电热刺激响应的全彩指示剂[J].Advanced Materials,2007,19(19):2807-2812.)但是该现有技术仅仅实现了在很窄的温度变化区间内的温度有敏感的变色行为，对于更高或者更低的温度则没有办法实现响应，同时该技术并不能对光照刺激进行颜色变化的响应。并且，整个制备过程耗时较久成本较高，不利于实际生产。中国专利CN104419096A公开了一种热敏变色材料及其制备方法，其中热敏变色材料，由如下重量份数的组分组成：聚氯乙烯100份，热敏变色材料0.5～3份，加工助剂4～15份，热敏变色材料选自CoCl2·2C5H12N4·10H2O。但是该材料无法实现对温红外光以及可见光等全部实现比色响应。
技术实现思路
本专利技术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可以对温度、可见光、近红外有敏感的颜色变化相应的变色龙仿生的迷彩伪装变色膜的制备方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种变色龙仿生的迷彩伪装变色膜的制备方法，采用以下步骤：(1)将热敏高分子单体与纳米金属颗粒、表面活性剂、交联剂、助引发剂及引发剂在去离子水中共混，得到混合溶液；(2)将混合溶液注入二氧化硅光子晶体模板中，静置至聚合完成后将模板浸入氢氟酸溶液中获得反模版，反模板在去离子水中反复清洗后浸泡在去离子水中，获得热敏高分子耦合纳米金属颗粒变色龙仿生薄膜。所述的热敏高分子单体为异丙基丙烯酰胺、异乙烯基异丁酰胺、甲基乙烯基醚，浓度为50～150g/L。所述的纳米金属颗粒包括粒径为10～20nm的球状纳米金颗粒、粒径为30～50nm的笼状纳米金颗粒、粒径为5～30nm的球状纳米银颗粒、粒径20～30nm的立方状纳米银颗粒或粒径为10～20nm的球状纳米铜颗粒。所述的纳米金属颗粒优选对390nm单色光吸收增强的20nm的立方状纳米银颗粒、对400nm的单色光吸收增强的5nm球状纳米银颗粒、对420nm单色光吸收增强的20nm球状纳米银颗粒、对430nm单色光吸收增强的30nm球状纳米银颗粒、对520nm单色光吸收增强的10nm的球状纳米银颗粒、对528nm单色光吸收增强的15nm球状纳米金颗粒、对590nm单色光吸收增强的10nm球状纳米铜颗粒、对790nm单色光吸收增强的30nm笼状纳米金颗粒。所述的表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠或十六烷基三甲基溴化铵，所述的交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺，所述的助引发剂为四甲基乙二胺，所述的引发剂为过硫酸铵。所述的热敏高分子单体与表面活性剂、交联剂、助引发剂以及引发剂的质量比为1:0.001～0.003:0.01～0.03:0.001～0.003:0.0001～0.0003。所述的热敏高分子单体与纳米金属颗粒的质量比为1:1×10-9～3×10-9。所述的二氧化硅光子晶体模板为stober法制备的粒径在250～300nm之间的二氧化硅光子晶体模板。所述的氢氟酸溶液的浓度为10.0～15.0g/L。所述的反模板在去离子水中反复清洗至电导率2-5us/cm。所述的热敏高分子单体与纳米金属颗粒的共混溶液也可作为漆料，在物体表面漆涂成膜。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、利用不同热敏高分子可以实现对不同温度的颜色响应；2、添加纳米贵金属颗粒后，由于其本身具有的高导热系数以及低的比热容，可以增强红外光的光热转化效率，从而提高薄膜对红外光的灵敏度，使得薄膜在红外光变化刺激下有更丰富的颜色显示；3、添加纳米贵金属颗粒后，由于其具有对光谱的特征吸收峰，(纳米金在528～540nm，纳米银在420～440nm,纳米铜在585～600nm)，可以增强薄膜对这些可见光的吸收提高对这些单色光的光热转化效率，即同样通过光热转化实现了对这些可见光的响应；4、添加了光子晶体之后，可以通过光子晶体结构色对温度以及光照刺激表达出丰富鲜艳的颜色变化。附图说明图1为复合了10nm纳米金颗粒的变色龙仿生的迷彩伪装变色膜对温度变化的颜色响应；图2为复合了10nm纳米金颗粒的变色龙仿生的迷彩伪装变色膜对可见光以及近红外光照的颜色响应。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1对所用反应用容器均在去离子水中超声清洗15min并重复四次，充分洗净容器。配制热敏高分子单体溶液，其中异丙基丙烯酰胺100g/L、纳米金1.0×109g/L、聚乙烯吡咯烷酮2.0g/L、亚甲基双丙烯酰胺1.0g/L、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变色龙仿生的迷彩伪装变色膜的制备方法，其特征在于，该方法采用以下步骤：(1)将热敏高分子单体与纳米金属颗粒、表面活性剂、交联剂、助引发剂及引发剂在去离子水中共混，得到混合溶液；(2)将混合溶液注入二氧化硅光子晶体模板中，静置至聚合完成后将模板浸入氢氟酸溶液中获得反模版，反模板在去离子水中反复清洗后浸泡在去离子水中，获得热敏高分子耦合纳米金属颗粒变色龙仿生薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种变色龙仿生的迷彩伪装变色膜的制备方法，其特征在于，该方法采用以下步骤：(1)将热敏高分子单体与纳米金属颗粒、表面活性剂、交联剂、助引发剂及引发剂在去离子水中共混，得到混合溶液；(2)将混合溶液注入二氧化硅光子晶体模板中，静置至聚合完成后将模板浸入氢氟酸溶液中获得反模版，反模板在去离子水中反复清洗后浸泡在去离子水中，获得热敏高分子耦合纳米金属颗粒变色龙仿生薄膜。2.根据权利要求1所述的一种变色龙仿生的迷彩伪装变色膜的制备方法，其特征在于，所述的热敏高分子单体为异丙基丙烯酰胺、异乙烯基异丁酰胺、甲基乙烯基醚，浓度为50～150g/L。3.根据权利要求1所述的一种变色龙仿生的迷彩伪装变色膜的制备方法，其特征在于，所述的纳米金属颗粒包括粒径为10～20nm的球状纳米金颗粒、粒径为30～50nm的笼状纳米金颗粒、粒径为5～30nm的球状纳米银颗粒、粒径20～30nm的立方状纳米银颗粒或粒径为10～20nm的球状纳米铜颗粒。4.根据权利要求1或3所述的一种变色龙仿生的迷彩伪装变色膜的制备方法，其特征在于，所述的纳米金属颗粒优选20nm的立方状纳米银颗粒、5nm的球状纳米银颗粒、20nm的球状纳米银颗粒、30nm的球状纳米银颗粒、10nm的球状纳米银颗粒、15nm的球状纳米金颗粒、10nm的球状纳米铜颗粒或20nm的立方状纳米银颗粒。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡晓斌，延阳，徐洲，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31