1.中国科学院理化技术研究所王京霞团队利用三种液晶墨水的温度响应差异，实现了可感知温度的动态视觉显示效果。
2.通过喷墨打印分层印刷策略，研究团队在蓝相液晶手性光子薄膜上构筑了图案，不同温度下能按区域依次显色。
3.除此之外，这种技术还可用于信息加密，研究团队设计了一种双层防伪二维码，其中上层二维码由5CB和6CB墨水打印，底层二维码采用8CB墨水构建。
4.该动态色彩变化技术有望在未来的智能包装、交互式显示和高安全防伪等领域得到应用。
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一棵正在“生长的苹果树”，随着温度的微妙变化，树干、树叶、果实依次呈现不同色彩，如同一幅精美画卷，仿佛自然生长出来的……这不是“魔法”，是科研人员精准控制颜色变化的结果。
中国科学院理化技术研究所王京霞团队，利用三种液晶墨水的温度响应差异，通过喷墨打印分层印刷策略，实现了可感知温度的动态视觉显示效果。该研究为复杂动态图案的可编程化与多维光学加密，提供了新的技术路径。
▲多层级动态图案“生长的苹果树”
01
控制复杂多色图案
动态颜色控制，是生物体通过适应环境变化的一种重要机制。如何实现对复杂的多色图案进行控制，仍然是该领域亟待解决的关键问题。
研究团队寻找到了三种液晶分子墨水——4-氰基-4'-戊基联苯（5CB）、4-氰基-4'-己基联苯（6CB）和4-氰基-4'-辛基联苯（8CB）。这三种墨水的粘度和相态的温度响应，有较大差异。
▲三种液晶分子墨水的扩散机制
这些液晶墨水通过喷墨打印分层印刷策略，应用于蓝相液晶手性光子薄膜上，使得构筑在薄膜上的图案在不同温度下能够按区域依次显色。
这种方式就像为图案的不同部位安装了智能温控开关，从而实现了可感知温度的动态视觉显示效果。
研究团队发现，5CB墨水粘度最低，能在30分钟内完成从红到蓝的快速变色；而8CB墨水由于粘度较高，需要3小时才能展现完整的色彩变化。这种差异化的响应特性，成为操控图案动态变化的关键。
02
给信息安装
“时间加密锁”
这项技术不仅限于色彩变化，还可用于信息加密。
该研究团队设计了一种双层防伪二维码，其中上层二维码由5CB和6CB墨水打印，底层二维码采用8CB墨水构建。在30℃下，5CB和6CB迅速扩散，形成二维码1，但8CB仍保持无色；当温度升高至40℃，8CB才逐渐显色，二维码2才会完整显现。
▲研究团队设计的双重信息嵌套二维码
这种依赖温度变化的动态加密方式，为传统防伪标签引入了时间维度的安全性。即便伪造者成功复制了图案形态，他们仍无法模仿其特定温度触发的动态响应，从而极大提高了信息安全性。
03
应用前景广阔
这种动态色彩变化，得益于蓝相液晶独特的三维螺旋超结构，和多种无色液晶墨水的扩散相互作用，能够对环境温度敏感，从而调整光反射波长，使印刷图案呈现精准的颜色渐变。
▲多层级动态图案“花鸟画”
基于此，研究团队还与植物、艺术等领域结合，构建了包括上述“变色的苹果树”、动态花鸟画等多层级动态图案。
该研究团队用5CB勾勒飞鸟，6CB绘制花卉，8CB点缀枝叶。在25℃常温下，画面呈现静谧的单一色调，随着温度梯度增加，飞鸟羽翼渐现金黄，花朵次第绽放嫣红，叶片在墨绿与青蓝间流转。这种基于科学原理的色彩变化，赋予了传统绘画崭新的生命力。
从动态显示到防伪加密，再到艺术创新，这项研究有望在未来的智能包装、交互式显示和高安全防伪等诸多领域得到应用。
责任编辑：宋同舟
