利用热致变色胆甾液晶系统评估早期骨折风险

《IEEE Sensors Journal》：Assessment of Early Fracture Risk Using Thermochromic Cholesteric Liquid Crystal Systems

　　

摘要：

液晶（LCs）因其特性而受到广泛研究，尤其是它们能够根据外部因素（如湿度、温度和压力）改变自身的性质（例如颜色），这使得它们成为用于刺激响应和智能传感应用的有前景的材料。在液晶可以呈现的不同相态中，胆甾型液晶（CLCs）引起了越来越多的关注，这归因于它们的可调性和选择性反射圆偏振光的能力，从而可以控制反射光的波长。鉴于民用结构的损坏受到环境因素的影响，本研究旨在开发基于CLCs的温度敏感设备，以实现连续的温度监测，从而推断早期结构断裂的风险。为此，制备了基于聚合物分散型CLC（PDCLC）的热致变色设备。首先通过混合胆固醇油酸酯（COC）和4-氰基-4’-戊基联苯（5CB）制备了CLC微滴，然后将这些微滴分散到不同的基质上——聚氨酯、聚二甲基硅氧烷（PDMS）、醋酸纤维素（CA）、醋氧基丙基纤维素（APC）以及APC/PDMS。通过对这些设备进行热循环测试来评估其是否会发生颜色变化，以评估其传感性能。研究结果表明，除了在聚氨酯基质中的分散体外，所有设备都表现出温度依赖性的颜色变化，其中PDMS基系统的颜色变化最为明显。