[发明专利]一种热致变色胆甾相液晶材料及其制备方法

说明书

一种热致变色胆甾相液晶材料，由母体液晶和手性剂混合组成，所述母体液晶包括均为氢键液晶的混合物A和混合物B，其中：混合物A的清亮点为120℃~180℃，且为至少两种苯甲酸衍生物的混合；混合物B的结晶点为‑30℃~0℃，且为至少两种环己烷甲酸衍生物的混合。本发明的胆甾相液晶材料具有灵敏度高和色域广的特性，可以在很窄的温度区间内实现了结构色由红到蓝的连续变色，最优可达到3℃~5℃内实现结构色由红到蓝的变化，这比传统的胆甾相液晶都要灵敏的多，且变色范围宽，在温度显示、防伪技术等方面有巨大应用潜力。

技术领域

本发明涉及热致变色材料技术领域，具体涉及一种热致变色胆甾相液晶材料及其制备方法。

背景技术

自然界中绝大多数动植物都有着丰富的色彩，动植物能通过色彩来传递信息与适应环境。许多色彩是由于动植物中某些化合物本身吸收或反射特定波长的光而显现出来的，这种颜色被称为染料色（或化学色），如大多数花朵的颜色。除了染料色外，自然界中还广泛存在着一种由于动植物表面的微结构使得光发生干涉、衍射等物理过程而产生的颜色，这种颜色被称为结构色（或物理色），如蝴蝶翅膀、甲壳虫壳的颜色。并且有些动植物的颜色还能随外界刺激而变化，或者主动改变颜色来传递信息、伪装自己，如变色龙。

胆甾相液晶由于其特殊的螺旋结构，具有强烈的旋光性能以及选择性反射性能，能显现出非常艳丽的色彩，同样的胆甾相液晶也能通过各种外界刺激实现光调控。在不同温度时胆甾相液晶选择性反射波长不同，这被称为胆甾相的热色效应。相比于其他刺激方式，热刺激广泛存在于自然界中，并且无污染易操作，因此利用胆甾相液晶的热致变色效应来调控反射颜色逐渐吸引研究人员的注意，相应的可应用的器件也被制作出，如液晶温度计、变色织物、红外探测器等。然而通常胆甾相液晶随温度的颜色变化灵敏度不高，影响了液晶温度计的灵敏度。因此，制备一个组分简单、工艺较少、能连续变色、变色范围宽、灵敏度高，并且稳定性良好的胆甾相液晶对热致变色胆甾相液晶具有重大意义。

发明内容

本发明旨在提供一种对温度高度敏感的热致变色胆甾相液晶材料及其制备方法，以解决传统胆甾相液晶所存在的，颜色随温度变化的灵敏度不高，且变色范围窄等技术问题。本发明的热致变色胆甾相液晶材料除了具有高灵敏度的特性外，最重要的一点是变色范围可控制在室温附近，可以用人的体温使其变色。

为实现上述目的，本发明提供了一种热致变色胆甾相液晶材料，由母体液晶和手性剂混合组成，其通过添加手性剂来获得结构色，通过调节母体液晶中液晶单体的种类和比例来调节胆甾相液晶的温域，利用体系内分子排列方式对温度的高度敏感，温度变化使胆甾相液晶的周期性发生变化，从而改变了反射的颜色。

具体地，所述母体液晶包括均为氢键液晶的混合物A和混合物B，混合物A和B的作用是使液晶有一个比较宽的温域，两者的调配比主要是调节覆盖的变色温度范围，而根据选取手性剂的种类和含量则会对体系灵敏度具有很大影响。

混合物A的清亮点为120℃~180℃，且为至少两种苯甲酸衍生物的混合，该苯甲酸衍生物的结构通式为：

其中，R为OCH₂或CH₂；n为0-17的整数；

混合物B的结晶点为-30℃~ 0℃，且为至少两种环己烷甲酸衍生物的混合，该环己烷甲酸衍生物的结构通式为：

其中，R为OCH₂或是CH₂；m为0-17的整数。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述混合物A和混合物B的总质量与手性剂的质量比例为9：1～1：9。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述混合物A与所述混合物B的质量比例为9：1～1：9。