新型光子凝胶可根据环境改变颜色

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新型光子凝胶可根据环境改变颜色
《自然—材料学》：该成果有望用于显示器、感应器及电信行业

来源：科学网 [url=http://www.sciencenet.cn/]www.sciencenet.cn[/url]

美国科学家最近开发出了一种新型光子凝胶，它能够根据周围的环境条件，比如温度、压力、湿度、酸碱度、盐度等，快速改变反射出的光线颜色，而这些颜色几乎囊括了可见光和近红外光谱。该研究成果有望用于显示器、感应器以及电信行业。相关论文10月21日在线发表于《自然—材料学》上。

领导该项研究的是美国麻省理工学院（MIT）材料科学与工程系的Edwin Thomas，他和同事的研究是为了找到颜色可调的新型材料，同时验证这种调节可以达到的程度。

研究人员利用自组装共聚物薄膜，制造出了能够在三维空间膨胀的凝胶。该薄膜由两种材料交叠而成，一种是刚性的类似于玻璃的聚苯乙烯，另一种是柔性的聚乙烯嘧啶（P2VP），它容易在特定刺激下（比如pH值和盐度）迅速发生收缩或者膨胀。而正是这种厚度的改变导致了反射光线颜色在几分之一秒内发生变化。

研究人员表示，控制凝胶厚度的关键是让每层P2VP中的氮元素带上一个正电荷，形成一条聚合电解质链（骨架）。如果该电解质链被外界因素破坏，那么凝胶体积就会发生变化。研究已经证实，这种新型的凝胶对盐度、压力、湿度和温度等都十分敏感。

支持该项研究的美国NSF聚合物项目主任Andrew Lovinger评价说，“这是制造光子材料的一种巧妙且简易的方法，它的光学性能可以在广泛的范围内进行调节。”

新的研究成果有望用于显示器、感应器等，一个典型的例子就是，对食品加工厂的干燥度具有良好的指示作用。（科学网 任霄鹏/编译）

（《自然—材料学》（Nature Materials），Youngjong Kang, Taras Gorishnyy & Edwin L. Thomas）