通过界面相融合-分离工程实现可编程热致变色涂层

《Advanced Materials》：Programmable Thermochromic Coatings via Interfacial Phase Fusion-Separation Engineering

提出新型界面融合-分离机制的可编程热致变色涂层（HPTCs），通过混合独立染色空心二氧化硅纳米颗粒与共晶相变材料（EPCM）实现喷涂制备，避免自组装。在33-37℃生理窗口内快速变色（4秒）且循环稳定超500次，通过调控EPCM固-液相变实现变色温度定制，可集成多涂层用于健康监测、水温警示和电子温度检测，展示可扩展制造潜力。

　　

摘要

热响应结构色材料在动态防伪和热监测方面具有巨大潜力，但其广泛应用受到复杂自组装过程和有限可扩展性的限制。本文提出了一种创新的界面融合-分离机制，用于可编程热致变色涂层（HPTCs），通过将独立显色的中空二氧化硅（H-SiO₂）光子纳米颜料与共晶相变材料（EPCM）混合实现。该设计无需传统自组装过程，同时支持商业化的喷涂制备。这些HPTCs在狭窄的生理温度范围（33–37 °C）内表现出可调的转变阈值、快速的颜色切换（4秒）和出色的循环稳定性（>500次循环），其转变过程由EPCM的固液相变驱动，从而调节折射率对比度。采用三明治式结构，包括水性丙烯酸（WA）粘合剂、H-SiO₂-EPCM功能层和WA保护层，既保证了材料的机械强度，又提升了基材的多样性。无需自组装的设计使得这些防伪标签能够具有可编程的颜色图案，以实现交互式认证。此外，通过选择不同的脂肪酸，可以调节热致变色响应温度，从而将多个HPTCs集成到多功能实时温度指示器中，应用于个性化健康监测、饮用水温度预警和电子热风险检测。这种界面工程技术简化了刺激响应光学材料的制备过程，为商业化防伪标签和温度指示器的规模化生产展示了巨大潜力。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。