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1、X可逆热致变色材料ReversibleThermochromismMaterials+++李文戈 朱昌中 王文芬 吴锦屏((石油大学(华东),东营市,257062)(+北京航空航天大学,北京,100083)+++LiWengeZhuChangzhongWangWenfenWuJinping(UniversityofPetroleum(EastChina),Dongying,257062,China)(+BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Beijing,100083,C
2、hina)摘 要 本文就可逆热致变色材料的研究现状和发范围时,材料颜色发生变化,呈现出一种新的颜色,而展趋势进行概述,重点介绍了可逆热致变色材料的组冷却后又能恢复到原来的颜色,即这种材料具有颜色成、特性、变色机理及其应用。记忆功能,可以反复使用。关键词 可逆热致变色 材料 应用目前,从现有可逆热致变色材料的组成和性质来ABSTRACTInthispaper,thepresentresearchsta2看,可将其分为三大类:无机材料类、液晶类、有机材tusofreversiblethermochromismmaterialsa
3、ndits料类。总体上分属无机物和有机物。由于这些材料的tendencyofdevelopmentarereviewed.Thecomposi2性质不同,决定了它们具有各自的特点及其不同的变[1]tion,specificproperties,colourchangemechanism色机理。andapplicationofreversiblethermochromismmate2rialshavebeenintroduced.2可逆热致变色材料的组成和变色机理KEYWORDSreversiblethermochromism
4、,materi-als,application2.1 无机类可逆热致变色材料1 引 言在这类材料中,Hg、Ag金属的碘化物、络合物、复盐以及过渡金属的配合物是主要的可逆热致变色热致变色是指物质受热或冷却时所发生的颜色材料。转变现象。热致变色材料则是由变色物质加上其它辅这种材料的可逆变色主要是基于以下机理:助成分组成的特种功能材料,该材料具有颜色随温度(a) 晶型转变机理变化而变化的特性。对热致变色材料的最初研究主要某些热致变色性材料是结晶物质。在一定温度作是为了测量某些特殊场合物体表面的温度及其分布,用下其晶格发生位移,即由
5、一种晶型转变为另外一种所以热致变色材料主要用作为示温材料。进入80年晶型,从而导致颜色改变。而当冷却到室温后,晶型复代以来,热致变色材料的发展已趋向于低温、可逆型原,颜色也随之复原。两个方面,而对其应用研究已广泛扩展到日常生活的必须指出的是,变色材料晶格位移变化比温度慢各个领域,并已开发出了相应的部分产品,如热敏染得多,因而晶型改变所出现的颜色变化滞后于温度变料、变色瓷釉便是其典型代表。美国财政部最近已在化,而晶型恢复过程要比转变过程的颜色变化滞后现新版的美元上采用了可逆热致变色油墨等防伪设计。象更为明显。由此可见,研制和开
6、发可逆热致变色材料具有重要的(b) 配位体几何构型变化机理经济和社会意义。这类物质在温度变化时,配位体的几何构型发生所谓可逆型热致变色材料就是加热到某一温度变化。X初稿收到日期:1996209208终稿收到日期:1996212214《功能材料》1997,28(4)337[2]如三价铬离子具有热致变色现象,随温度上升互平行的,但各层分子轴方向与邻接层内的分子轴方颜色从红→紫→绿,根据对三价铬与铝、镓、镁2铝、向都略有偏移,从而使液晶的整体形成螺旋结构。见镧、镧2铝2镓和钇2铝混合氧化物的研究证明热致变图1。色是由于加热时离子晶
7、格膨胀的结果。在化合物中,铬离子占据八面体或似八面体格点阵,温度变化时,它与中心离子的距离发生变化而导致颜色改变;冷却到室温后又恢复原态,颜色也复原。在混合体中,随铬含量改变,晶格常数也发生变化,导致颜色变化,如A2Al2O3和Cr2O3的混合晶体中,铬原子小于8%时,在室温下是红色,超过8%时为绿色,即铬含量到8%时,混合晶体的常数不变,然后随Cr2O3量增加而增加;同样,一定含量的混合晶体受热时,晶格常数改变也会产生颜色变化。因此,三价铬离子热致变色温度随混合晶体中铬含量变化而改变:58%Cr的色变温度为90K:8%Cr
8、为460K;2%图1 胆甾型液晶分子排列示意图Cr为650K。(c) 结晶水“得失”机理(配位数变化机理)Fig1Thearrangediagramsketchofcholesterylliquidcrystal某些含结晶水的盐,加热到一定温度会失去结晶 由图1可见,不同层的分子长轴排列
