综述：刺激响应型可逆变色纸：机理、纳米结构、性能与应用

《MATERIALS SCIENCE & ENGINEERING R-REPORTS》：Emerging stimuli-reversible chromic papers: Mechanisms, nanostructures, properties, and applications

本综述系统探讨了热致变色（TC）、光致变色（PC）、湿致变色（HC）、力致变色（MC）、电致变色（EC）等刺激响应型变色纸的机理、结构与性能关系，及其在动态显示、无墨打印、信息加密、防伪、智能家居、医疗诊断等领域的应用，并对可持续可重写纸的未来发展提出了展望。

　　

刺激响应型可逆变色纸：动态世界的色彩魔术

引言

世界因色彩而缤纷，生命因光线而绚烂。受大自然启发，人类不断开发出各种显示、控制和运用色彩的技术。刺激响应型变色材料的出现，开启了动态着色的新纪元。其中，基于可持续可重写纸（SRP）的刺激响应变色材料，即使身处数字时代，仍在社会经济文明发展中扮演着关键角色，催生了众多精密光学材料与器件。这类智能SRP因其使用便捷、可便携、可重复书写、环境友好及可大面积制备等独特性能，成为日常生活中的重要媒介。

可持续变色纸

变色材料是一类能在特定刺激（如温度、光、湿度、电或压力）下发生颜色变化的功能材料。这种独特性质使其在纸基传感器、显示技术和可持续包装等领域具有巨大应用潜力。变色纸的颜色变化机制与其所集成的变色材料密切相关。此外，变色纸的颜色变化也受材料纳米结构、外部环境条件以及刺激方式等多种因素影响。

其他多彩纸

根据刺激类型的不同，变色纸可分为热致变色（TC）、光致变色（PC）、湿致变色（HC）、力致变色（MC）和电致变色（EC）等类型。除了这些传统类别，先进变色材料——如光子晶体（PCs）、发光（LE）材料、电子墨水和金属螯合物系统——进一步拓宽了多彩纸的功能和应用范围。例如，基于光子晶体的结构色纸（SC paper）利用其周期性纳米结构对光的干涉、衍射或散射来产生鲜艳且视角依赖的颜色，为防伪和装饰应用提供了新平台。

多重响应变色（MRC）纸

多重响应变色纸代表了智能纸基材料的下一代发展方向，由信息安全技术的迫切需求和光学加密材料的迭代演进所驱动。在军事指挥、金融安全、物联网（IoT）等战略领域，传统的刺激响应材料如螺吡喃和二芳基乙烯，可通过响应光、热和力实现基本的光学加密。然而，这些材料存在响应模式单一、易被仿制等局限性。多重响应变色纸通过整合多种响应机制，实现了更复杂、更安全的加密功能。

结论与未来展望

作为人类文明的基石，纸张尽管面临数字革命，仍是社会经济发展不可或缺的一部分。全球年产量超过3亿吨的传统造纸业带来了严峻的环境挑战。尽管回收利用在一定程度上缓解了资源消耗，但也带来了二次污染风险。刺激响应型可逆变色纸，特别是可持续可重写纸，为减少能源消耗和环境污染提供了富有前景的解决方案。未来研究将更侧重于开发高性能、低成本、环境友好的新型变色材料，设计具有多重响应能力和更高稳定性的智能系统，并探索其在可穿戴设备、软体机器人、人工智能等前沿领域的创新应用。通过跨学科合作与持续的技术创新，智能变色纸有望在科学与商业应用上取得重大突破，为构建绿色、智能的未来社会贡献力量。