温敏光子晶体结构色调控.pdf

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温敏光子晶体结构色调控乔宇欧，孟子晖跗，邱丽莉摘要：为满足现代战争对军用设备视觉隐身的需求，设计了一种具有环境自适应性，制备涂装简单，制作过程绿色环保的光子晶体温敏变色材料。采用乳液聚合法制备粒径分别为的聚苯乙烯微球，并将其垂直沉降自组装形成结构高度有序、结构色明显的三维聚合物光子晶体。对温度敏感的聚灰毂０罚０匪河刖郾揭蚁┤光子晶体相结合，制备出结构色随环境温度发生改变的光子晶体凝胶膜。基于色度、饱和度、亮度色彩模式，通过实验分析验证了该材料颜色可随环境温度变化做出响应。结果表明，光子晶体温敏变色材料可以实现环境温度自适应响应，在视觉伪装方面具有一定的应用前景。关键词：光子晶体；温度响应；视觉隐身；结构色中图分类号：文献标志码：文章编号：痡．．琎，，第卷第，兵工学报月．北方工业大学机械与材料萄г海本．北京理笱Щв牖疶学院，北京、琙琈．，珺，：，，甌，．．／瓸琲甌：籺；籹基金项目：北京市社会科学基金项目；北方工业大学青年毓优人才培养计划项目作者简介：乔宇，男，副教授，硕士生导师。：．．、琋，甋收稿日期：
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学兵报工引言实验部分随着现代军事科学技术的迅猛发展，各类先进的红外、激光、雷达侦查和精确制导武器等相继问世。制导技术和探测手段的日益多样化发展，使得战场上的军用设备面临着多种探测设备的威胁。目前军用设备所使用的视觉隐身技术为数字迷彩技术，作为最常用的伪装方式之一，迷彩是保障军事实力、对抗现代侦察探测与精确制导武器捕获的重要手段¨。。但现行数字迷彩所用的伪装材料基本属于“被动式”，一般只能在相对固定的环境下起到防侦察效果，当周边环境发生变化时，则极易暴露伪装目标旧Ｃ娑哉较吣：蝗恍约康恼秸肪常随着伪装目标活动范围的不断扩大，环境背景也将呈现出快速多变性。此时采用具备环境背景“自适应”功能的涂装材料就显得尤为重要。光子晶体的概念是年由¨谘芯抗庾泳钟蚧妥苑涫狈直提出的。光子晶体是由至少两种具有不同折射率的材料在空间上遵循一定的周期顺序排列，从而形成的有序结构功能材料¨５钡绱挪ㄔ诰哂姓凵渎周期性变化特点的光子晶体中传播时，会产生光子带隙。具有牟牧现荒茉市硖囟ㄆ率的光在其中传播，而处于光子禁带的光被反射，从而产生结构色。光子晶体并不只是人工结构，在自然界中也存在着许多具有鲜艳结构色的光子晶体，比如蝴蝶翅膀А⒑Ｑ笊铩及昆虫壳体表面等。其中一些生物如海洋头足类动物缥谠舻它们的体表颜色能随周围环境的改变而变化，从而达到伪装、威慑或信息传导的目的¨！光子晶体与刺激响应性材料相结合，可以制备出具有光子晶体结构的刺激响应性材料⋯外界环境如温度、值、压力、湿度、光电磁场变化时，这种新型材料会产生相应的体积变化，同时又将引起光子晶体的晶格参数发生变化，导致奈恢梅⑸贫惫凵峡晒鄄斓讲牧系墓学信号或结构色发生改变，为实现“白适应”视觉伪装提供了可能。第一例成功制备出响应外界环境变化的光子晶体是温敏光子晶体，它是通过将三维光子晶体与可响应温度变化的功能材料结合制备得到的。最常用能响应外界温度变化的功能材料是聚异丙基丙烯酰***温敏水凝胶。是一种对温度敏感的聚合物水凝胶，具有最低临界溶解温度，其溶胀度随温度并不是线性变化的，在附近时在非水解态和水解态之间体积会发生膨胀或收缩，而且是可逆的。当升高温度时，水凝胶会失水而发生收缩，引起光子晶体的球间距减小，导致反射峰波