科创未来丨耗时3年研发出创新材料 会伪装的材料 可以实现色彩“72变”

材料界“变色龙”能在环境中实现“隐身”

光致变色材料受到光源激发后颜色会发生改变，仿佛有了生命力，被称为材料界的“变色龙”。该材料有一种自适应光致变色（SAP）功能，即完全靠材料本身的性质，而非外界电子设备干预，识别环境颜色并始终与其保持一致。

在初始状态下，该材料呈现黑色。在王东升展示的实验视频里，只见研究人员将装有SAP材料的方管分别罩上绿色、黄色、红色的亚克力盒，经过10秒左右，方管完全与亚克力盒颜色一致，甚至颜色深度也相同。在换上黑色盒子后，方管肉眼可见地变回黑色。在环境相对复杂的红色花丛、绿色叶片、黄色银杏叶中，SAP材料色彩也发生改变，甚至同一管材料，不同部位接触异样的色彩，也会相应变化。

为什么材料会有魔力，实现色彩的“72变”？

这要从王东对色彩的理解开始。作为摄影爱好者，他对色彩、光线尤为敏锐。

色彩之间有互补关系，例如紫色与绿色、蓝色与橙色等，混合在一起能形成黑色的组合色被称为互补色。在生活中，物体呈现的颜色，恰恰就是其反射的光的颜色。同时，物体还会强烈地吸收与自身颜色互补色光线。

将互补色原理，应用于材料上，能实现自由地反射光线色彩吗？王东升想到了关键因子——一种名为给体-受体斯坦豪斯加合物（DASAs）的光致变色分子。

DASAs分子2014年由国外研究者提出，王东升紧接着开始做相关研究。在数年的研究中，他和课题组对DASAs了如指掌。DASAs的可变色分子，受到与自身颜色互补色光线的照射会变无色，在反射某种可见光的同时，它只吸收与其颜色互补的可见光。

2021年，课题组开始变色材料研发，经过反复研判，有且仅有DASAs分子“融入”，在可见光作用下可以让材料自然变色。

当年夏天，在多次理论推导可行之后，课题组成员孙梵熙使用1平方厘米的初始变色薄膜进行实验。当一张微微泛绿光的照片传到王东升手机里时，大家知道，SAP材料可以继续迈步。

课题组用1年多的时间，设计了不同分子结构的材料，“吃进”各类DASAs分子后，最终让材料在绿色、黄色和红色的光线照射下，变化相应色彩。

材料变色“使性子”后续难度再升级

对于科研项目来说，花费3年的时间才发论文，“性价比并不高。”王东升表示，这也是因为研发过程并不顺利。

2023年，课题组利用SAP材料，与企业共同开发一款变色手表。但是企业反馈，材料变色“使性子”：一方面，变色程度不深，色彩不够浓郁，且变色持续时间短；另一致命问题，是生产过程中经过二次硫化、高温，会让材料彻底失效。后续开发不得不按下暂停键。

“难道DASAs只能是论文材料？不能落到工程化应用？”王东升一度怀疑自己近10年的研究只是一纸空谈。

煎熬了2个多月，再多的怀疑也需要通过实践来检验。之后，课题组通过分析分子结构，不断进行适配调整，怀疑—推导—实验—推翻，如此循环往复，终于在一遍遍核对验证后，恰当的DASAs“配方”使得SAP材料的稳定性达到当下最理想的效果：在-20℃—60℃之间，材料能自由地感知环境主要色彩，且数月有效。

当前SAP材料能以固体材料、液体涂料墨水等形式存在，除了用于手机、玻璃、手表等装饰产品上，其自带的伪装属性还适用于特定环境。王东升发现，有意思的是该材料可作为自适应伪装涂装材料，以涂料形式进行应用。换句话说，如果涂在衣服上，就能实现“隐身”。

对于课题组来说，SAP材料还没有完全实现对所有颜色的调控，升级版的材料还有更多的可能。比如，SAP材料的变色响应能不能在5秒内实现？适应温度可不可以达到-40℃？对环境色彩区分精准度能超越人眼吗？可见光区外，材料在紫外光区、红外光区可否也实现自适应变色？“这些都是接下来需要攻克的目标。”王东升说。

在王东升看来，做创造、独有的研究才更有趣。在SAP材料之后，DASAs分子还能有哪些更广阔的运用和突破，将会是他和课题组前进的动力。

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