热色变现象

3.1.1　热色变现象

热色变(Thermochromism)反映因温度变化引起物质颜色变化的能力。热色变的其他应用例子有婴儿用瓶子，颜色会随着瓶内液体温度的变化而改变，用于冷却到足以饮用的颜色;热色变的另一例子是烧水壶，水的温度接近于沸点时颜色改变，表示水即将烧开。

两种实现热致变色的基本技术分别基于液晶和隐色母体染料(Leuco Dye)。液晶热致变色适合于精确应用，可以工程化处理到对于温度变化的准确响应，但颜色变化范围受工作原理的限制。隐色母体染料可使用广泛范围的颜色，但做到颜色与温度变化准确地对应十分困难。为了使承印材料具备热致变色能力，可以采用表面涂布热敏层或浸渍吸收热致变色化学物质的生产工艺。与静电复印纸等普通纸张比较，热敏纸的价格相对较贵。

某些液晶能够在不同的温度下显示不同的颜色，变色的能力取决于材料液晶结构对特定波长的选择性反射，当材料从低温液晶相通过各向异性或扭曲排列相(Twisted Nematic Phase)到达高温各向异性液相(High-temperature Isotropic Liquid Phase)时，材料颜色会发生不同的变化。只有向列相(Nematic Mesophase)才具有热色变特性，限制于具备这种属性的材料有效的温度范围。

扭曲排列相的分子定向排列，按方向有规律地改变，分子排列所在层有周期性的间隔。光线通过液晶时在这些层上经历布拉格衍射，结构干涉最大的波长反向回射，对应于视觉系统感受的颜色。液晶温度的变化导致层间距离的改变，因而反射光的波长也会随之而变化。热色变液晶的颜色可以连续地变化，从完全不反射(黑色)状态经由光谱色后再返回到黑色，取决于液晶所处的温度。典型液晶在高温状态下反射蓝紫色，低温状态下则反射桔红色。由于蓝色波长比红色短，说明层间的距离为通过液晶的热量所降低。

液晶用于印刷相当困难，要求采用特殊的印刷设备。液晶材料本身的价格十分昂贵，导致人们宁可选择其他替代印刷技术。此外，使用液晶材料时还必须考虑到环境条件产生的负面影响，例如高温、紫外辐射、某些化学物质或溶剂的作用等。

图3－1　热色变服装的例子

热色变染料是基于隐色染料和合适的其他化学物品的混合物，显示与温度有关的颜色变化，通常从无色(隐色)变到有色。热色变染料很少能直接应用于材料，往往采取放置在微胶囊内的形式，表现为密封在微胶囊内的混合物。热色变染料的演示性例子是Hypercolor时尚，一系列服装的专有称呼，主要指T恤衫和短袖服，由美国西雅图的Generra体育服装公司生产，图3－1是Hypercolor品牌短袖服的例子，衣服的右面因受热而变色。

与液晶相比，隐色染料对温度响应的准确度更低，适合于用作近似的温度指示器，只能以“太冷”、“太热”和“基本可以”等描述。隐色染料常常与某些其他颜料组合使用，在基础颜料颜色与非隐色染料的颜色间产生颜色的变化。例如，某些有机隐色染料在温度范围－5～60℃间改变颜色，通常以3℃的温度步长变化，因而变色范围相当宽。