本发明专利技术提供了一种温度响应型结构变色的智能标签及其制备方法，所述温度响应型结构变色的智能标签具有三明治结构，且在温度刺激下颜色可逆；所述制备方法包括，以正硅酸乙酯(TEOS)、乙醇和氨水为初始原料，采用改进的法制备SiO2胶体，通过蒸发乙醇得到浓缩胶体乳液，将浓缩胶体乳液与碳酸丙烯酯(PC)和水凝胶均匀混合得到混合液，进一步彻底蒸干乙醇后将混合液封装入两片薄膜中，组装制得颜色可逆、温度响应的结构变色智能标签；本发明专利技术在不改变内在材料晶体结构的情况下，无需染料和化学反应即可实现，本发明专利技术制得的温度响应型结构变色智能标签具有良好的温度敏感性、颜色可逆性，且原料简单易得，结构简单、耐光性更好、使用寿命更长，制备工艺简单、成本低廉，尤其是所用材料及工艺过程更加环保绿色化，在防伪加密、色彩显示、化妆装饰、智能服饰等领域具有广阔的应用前景。有广阔的应用前景。有广阔的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种温度响应型结构变色的智能标签及其制备方法
[0001]本专利技术涉及一种新型温度感知变色材料，尤其涉及一种基于光子晶体的热敏结构变色智能标签。
技术介绍
[0002]目前，商品化的感温变色材料主要是基于有机分子的感温异构化来实现显色变化，这类材料往往耐光性较差，在日光下受到紫外线的影响会很快褪色失效，因此其适用范围非常有限。
[0003]结构显色作为自然界中神奇的现象之一，经常在动物、昆虫以及植物中被发现，尤其以变色龙、蝴蝶等最为著名。结构色与化学染料的着色原理不同，其为物理色，源于光照射到周期性排列的光子晶体上，由于其空间周期与波长相近而发生的光散射、干涉或衍射作用产生。结构显色具有环境友好性、不褪色以及在保持纳米结构的情况下仍然具有高稳定性等显著特点。为了模仿自然界神奇的物理色，科学家们基于纳米结构，在单分散无机/有机胶体微球自组装的光子结构的基础上，已陆续开发了一系列化学/物理刺激响应性结构色材料，其中，热变色光子晶体(TCPC)由于可以在简单的热刺激下很容易地改变外部颜色而具有很大的应用价值。例如，Dong等人受变色龙结构颜色变化的启发，将光热敏感型水凝胶和光子晶体相结合，制备了一种应变适应性薄膜，可实现热致变色(ACS Nano.2019；13:9918
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9926)；Tang等人将反蛋白结构的SnO2材料与不同的热变色相变剂混合，在不改变PC结构的情况下，建立了一系列具有明显颜色变化和低角度依赖的新型TCPC(Small.2020；16(34):2002319；ACS Applied Materials&Interfaces.2019；11(42):39125
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39131)。
[0004]尽管如此，但目前已报道的结构显色技术方案工艺过程复杂、成本较高，所述关键材料采用了短链高分子，耐光性较差，使用寿命较短，而且这类材料对环境不友好，容易造成环境的二次污染。因此，亟待开发技术路线绿色化，环境友好的，制备工艺简单、使用寿命长的具有温度响应型特性的结构变色薄膜材料。
技术实现思路
[0005]针对现有技术的上述问题，本专利技术提供了一种水凝胶与胶体晶体SiO2组装温度响应型结构变色智能标签的制备方法，所述的温度响应型结构变色智能标签的制备方法要解决现有技术中的温度响应型变色材料合成过程繁琐、耐光性较差、循环使用寿命短、制备成本高、尤其所用材料环境不友好的问题。
[0006]本文提供了一种温度响应型SiO2结构变色智能标签的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
[0007]1)一种温度响应结构变色传感标签的制备及组装方法：以改进方法制备了不同粒径的SiO2胶体球，在制备过程中保证容器的密闭性，通过溶液在反应过程中产生气体而形成的表面压力，以保证胶体合成的单分散性。以去离子水、无水乙醇和氨水物料比为(40～50)：(92～98)：(8～2)配制A液，TEOS、无水乙醇物料比为(9～18)：(41～82)为B液，将
A液注入B液中，在室温下反应时间2～3h，制备得到不同粒径大小的SiO2胶体晶体；然后将其进行多次水洗、醇洗、离心、超声；最终将胶体晶体分散于乙醇中，在25～40℃的烘箱中通过热蒸发浓缩，浓缩范围为0.1～0.3g/mL；
[0008]2)一个制备PEGDA与SiO2胶体晶体温度响应型结构变色混合液的步骤：取步骤1)中浓缩液，加入PC和PEGDA(或者PEGPEA)，由于PEGPEA易变质，所以优先使用PEGDA，其中SiO2浓缩液、PC和PEGDA的物料比为(0.1～0.3)：(50～60)：15，然后放于90℃的烘箱中加热0.5～2h，蒸干乙醇，得到温度响应型结构变色液；
[0009]3)一个组装温度响应型结构变色传感标签的步骤：将步骤2)中的浓缩液与两片聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜夹在一起，放于在硫化机上，并用15吨的压力诱导粘弹性流动。2分钟后，薄膜被冷却到室温。然后，将上述“三明治”结构薄膜平放在机器上。打开空气压缩机，使操作杆在(50～70)℃的温度下上下移动进行塑封。获得标签的厚度为110～160μm。
[0010]进一步的，所述步骤(1)中，在制备过程中保证容器的密闭性，通过溶液在反应过程中产生气体而形成的表面压力，以保证胶体合成的单分散性。SiO2浓缩液浓度约为0.1～0.3g/mL，反应温度为室温，反应时间为2～3h，SiO2粒径为200～350nm。
[0011]进一步的，所述步骤(1)中，在制备过程中氨水需要快速加入进去离子水和无水乙醇的混合液中；去离子水、氨水和乙醇的混合液体积比为1:2；A液在1100rpm下注入B液中，且反应2min后转速应变更为700rpm。
[0012]进一步的，所述步骤(2)中，可选择多种水凝胶，如：PEGDA、PEGPEA等，但优先选用PEGDA。
[0013]进一步的，所述步骤(3)中，将器件设计为“三明治”结构，并进行塑封，每次施加压力的时间不超过2min，操作杆温度设定为(50～70)℃，最终获得的标签的厚度为110～160μm。
[0014]与以往文献中报道的热响应光子晶体相比，其技术进步是显著的。本专利中制作的新型温度响应型结构变色传感标签使用绿色材料，具有更强的耐光性、更高的稳定性、和更简单的制备方法，具有更广阔的的工业应用前景，拓展了显示、颜色传感等适用领域。
[0015]有益效果
[0016]本专利技术制得的温度响应型结构变色智能标签与其他传统变色染料以及结构显色材料相比，结构简单、耐光性更好、使用寿命更长，制备工艺简单、成本低廉，尤其是所用材料及工艺过程更加环保绿色化。
附图说明
[0017]本专利技术的附图说明如下：
[0018]图1为本专利技术的变色原理图；
[0019]图2为本专利技术的智能标签结构示意图；
[0020]图3为SiO2在温度响应型结构变色智能标签温度响应型变色层的SEM图；
[0021]图4不同温度下结构变色反射光谱图；
[0022]图5温度响应型结构变色的智能标签在餐具上的应用示意图。
具体实施方式
[0023]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0024]实施例1
[0025]本实例提供一种温度响应型结构变色的智能标签的制备方法，制备白色温度响应型结构变色传感标签。A液中去离子水、氨水和无水乙醇按物料比50ml：4ml：96mL混合，B液中TEOS与无水乙醇物料比为18mL：82mL，将A液注入B液中，在室温下反应时间2h，然后将其进行多次水洗、醇洗、离心、超声；最终将胶体晶体分散于纯乙醇中至浓度为0.2g/mL；将SiO2浓缩液、PC和PEGDA按物料比为0.2g：60μL：15μL于9本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种温度响应型结构变色的智能标签，其特征在于，所述温度响应型结构变色的智能标签具有三明治结构，是由两片聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜封装制得的颜色可逆、温度响应的结构变色智能标签。2.根据权利要求1所述的一种温度响应型结构变色的智能标签，其特征在于，所述结构变色智能标签的三明治结构厚度为110～160μm，所述颜色可逆是指能够实现白色、蓝色、无色3种颜色的切换，并且还可呈现出这3种颜色过渡态的中间色。3.根据权利要求1所述的一种温度响应型结构变色的智能标签，其特征在于，所述温度响应是指通过改变智能标签的刺激温度，即可实现颜色的可控切换，其中
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4℃对应白色，25℃对应蓝色，70℃对应无色，10℃对应半透明白色，40℃对应浅蓝色，55℃对应更浅的蓝色。4.根据权利要求1所述的一种温度响应型结构变色的智能标签的制备方法，包括：(1)以去离子水、无水乙醇和氨水物料比为(40～50)：(92～98)：(8～2)配制A液；以TEOS、无水乙醇物料比为(9～18)：(41～82)配置B液；采用改进的法，将A液与B液混合，并在室温下反应2～3h，制备得到不同粒径大小的SiO2胶体晶体；然后将其进行多次水洗、醇洗、离心、超声，最终将胶体晶体分散于乙醇中，在25～40℃的烘箱中通过热蒸发浓缩，获得浓度范围为0.1～0.3g/mL的SiO2胶体晶体浓缩液；(2)取(1)中SiO2胶体晶体浓缩液，加入聚碳酸酯(PC)和水凝胶，其中SiO2胶体晶体浓缩液、PC和水凝胶的物料比为(0.1～0.3)：(50～60)：15，然后放于90℃的烘箱中加热0.5～2h，蒸干乙醇，得到水凝胶与SiO2胶体晶体混合的温度响应型结构变色混合液；(3)将步骤(2)中温度响应型结构变色混合液均匀涂敷于薄膜材料上，并在上层盖上...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘志福，任瑛琪，郭洋，
申请(专利权)人：上海未乐科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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