基于纤维素半互穿液晶网络的3D打印温敏光子墨水开发及其动态显色调控研究

来自国内的研究人员针对3D打印光子晶体在协同控制成型能力与动态变色功能方面的挑战，开发了基于羟丙基纤维素(HPC)与丙烯酸羟乙酯(HEA)共组装的手性液晶体系。该半互穿网络通过氢键作用实现复杂结构打印，同时保持胆甾相结构并调控温敏变色性能(灵敏度6.4-3.0 nm °C?1)，为智能光子材料设计提供新策略。

　　

这项研究展示了基于纤维素衍生物的创新光子材料设计。通过将羟丙基纤维素(HPC)与丙烯酸羟乙酯(HEA)共组装成胆甾相液晶(Cholesteric Liquid Crystal, CLC)，构建出具有半互穿网络结构的温敏光子墨水。该材料体系巧妙利用HEA聚合形成的交联网络与相间氢键作用，成功解决了复杂结构3D打印的成型难题。

更引人注目的是，这种半互穿网络在保持胆甾相有序结构的同时，有效抑制了HPC的相分离行为，从而实现对温度响应性的精准调控。实验测得该材料的变色灵敏度可达6.4-3.0 nm °C^?1，展现出优异的动态热致变色性能。研究人员通过直接墨水书写(DIW)技术，成功制备出具有定制化结构的二维/三维光子器件，其结构色可随温度变化产生动态响应。

该工作为智能光子材料的开发提供了新思路，所设计的温敏光子墨水在传感检测、信息加密和装饰涂层等领域具有广阔应用前景。特别是将天然纤维素衍生物与合成聚合物网络相结合的半互穿策略，为开发环境友好型功能材料开辟了新途径。