仿变色龙的可拉伸电致变色器材

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作者：Young

周期性微纳结构能够制作许多令人形象深入的现象，许多生物就能够终究靠这种结构改动皮肤的色彩，例如，变色龙能够精确的经过环境改动它们的色彩，甲虫有五颜六色的色彩，蝴蝶翅膀有亮堂的色彩。遭到自然界生物结构的启示，近些年，具有周期性微纳结构的色彩改动器材渐渐的变成了研讨热门。光子晶体作为一种光学系统，不同于传统的色彩改动机理。其在微纳米尺度上具有周期性结构。微纳结构与光的相互效果会形成杂乱的干涉现象，并在其协助下，光子晶体具有一系列的共同的光学现象和功能。光子晶体的色彩与结构相关，因而，也把光子晶体的色彩称为结构色。经过特定的物理和化学办法，微纳结构和光的相互效果能够被影响，所以光子晶体的结构色彩能够被调控，能够显现更丰厚的动态光学现象。这能够使光子晶体具有愈加广泛的运用，比方，动态显现，防伪，医治和生物医药等。

最近几十年里，经过光子晶体结构的调控技能来改动色彩，科学家现已探究出和完成的许多办法包含溶剂浸透，物理相改动，化学反应，机械调控，光学调控，热调控电致变色和磁调控等。在这些办法中，作为一种常见的便利的通用的信号，电信号被广泛地运用。毫无疑问的是，电致变色是愈加有用的方法来调控光子晶体的结构来改动色彩。更多的尽力是聚集于光子晶体的功能，并获得一系列成果，包含增大色彩改动的规模，扩展设备顺应性，扩展色彩改动区域以及下降驱动电压。可是，电致变色技能依然有一些约束。首要，可拉伸电致变色器材的色彩改动规模仍是适当小，需求的电力调控仍是大。第二，大多数电致变色器材运用刚性电极，与结构的服从性差，很难满足于结构和曲面形状的特别需求。这样一些问题都约束了其在柔性显现，动态假装，生物医药等范畴的运用。因而，开发好的顺应性，宽的色彩改动规模和低电压驱动的电致变色器材被逼切需求。

西安交通大学的研讨人员开宣布周期性结构的可拉伸光子晶体，并具有宽的色彩改动规模，小的杨氏模量和洽的色彩改动稳定性。在拉伸进程中，其能够在可见光规模内形成180nm蓝移。别的，光子晶体是由单种资料组成的，具有结构相对比较简单，高度整合和易运用的特色。考虑到光子晶体的特色，一种形状回忆合金的复合结构（用于驱动）被用来在电场的效果下，使光子晶体变形，PDMS用于当吊销电场后，能够康复到本来的形状。该器材在直流电压下，发作较大的变形，导致色彩改动。

图1. 可拉伸光子晶体的色彩改动机理图

图2. （a）可拉伸光子晶体的制备进程；（b）可拉伸光子晶体在实践拉伸进程中的色彩改动；（c）-（e）光子晶体在拉伸进程中微观结构的改动；（f）可拉伸电致变色器材的制备进程；（g），（h）形状回忆合金的改动；（i）根据形状回忆合金的电致变色器材

图3. （a）在不同电压下，可拉伸电致变色器材的色彩改动示意图；（b）器材拉伸变形与反射光谱的联系；（c）在不同电压下，电致变色器材的结尾位移曲线；（d）在不同电压下，反射光谱的波长改动与时刻的曲线；（e）在1V的效果下，电致变色器材的色彩坚持才能

参考文献：P.Zhao, H. Chen, B. Li, et al. Stretchableelectrochromic devices enabled via shape memory alloy composites (SMAC) fordynamic camouflage. Optical Materials, 2019, 94:378-386.

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