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周期性微纳结构可以制造很多令人印象深刻的现象，很多生物就可以通过这种结构改变皮肤的颜色，例如，变色龙可以根据环境改变它们的颜色，甲虫有五颜六色的颜色，蝴蝶翅膀有明亮的颜色。受到自然界生物结构的启发，近些年，具有周期性微纳结构的颜色变化器件已经成为研究热点。光子晶体作为一种光学系统，不同于传统的颜色改变机理。其在微纳米尺寸上具有周期性结构。微纳结构与光的相互作用会造成复杂的干涉现象，并在其帮助下，光子晶体拥有一系列的独特的光学现象和性能。光子晶体的颜色与结构相关，因此，也把光子晶体的颜色称为结构色。通过特定的物理和化学方法，微纳结构和光的相互作用可以被影响，所以光子晶体的结构颜色可以被调控，可以显示更丰富的动态光学现象。这可以使光子晶体具有更加宽泛的应用，比如，动态显示，防伪，治疗和生物医药等。最近几十年里，通过光子晶体结构的调控技术来改变颜色，科学家已经探索出和实现的很多方法包括溶剂渗透，物理相变化，化学反应，机械调控，光学调控，热调控电致变色和磁调控等。在这些方法中，作为一种常见的方便的通用的信号，电信号被广泛地应用。毫无疑问的是，电致变色是更加有效地方式来调控光子晶体的结构来改变颜色。更多的努力是聚焦于光子晶体的性能，并取得一系列结果，包括增大颜色变化的范围，扩大设备顺应性，扩大颜色变化区域以及降低驱动电压。但是，电致变色技术仍然有一些限制。首先，可拉伸电致变色器件的颜色变化范围还是相当小，需要的电力调控还是大。第二，大多数电致变色器件使用刚性电极，与结构的服从性差，很难满足于结构和曲面形状的特殊需求。这些问题都限制了其在柔性显示，动态伪装，生物医药等领域的应用。因此，开发好的顺应性，宽的颜色变化范围和低电压驱动的电致变色器件被迫切需求。西安交通大学的研究人员开发出周期性结构的可拉伸光子晶体，并具有宽的颜色变化范围，小的杨氏模量和好的颜色变化稳定性。在拉伸过程中，其可以在可见光范围内造成180nm蓝移。另外，光子晶体是由单种材料组成的，具有结构简单，高度整合和易应用的特点。考虑到光子晶体的特点，一种形状记忆合金的复合结构（用于驱动）被用来在电场的作用下，使光子晶体变形，PDMS用于当撤销电场后，可以恢复到原来的形状。该器件在直流电压下，发生较大的变形，导致颜色变化。![]()
图1. 可拉伸光子晶体的颜色变化机理图
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图2. （a）可拉伸光子晶体的制备过程；（b）可拉伸光子晶体在实际拉伸过程中的颜色变化；（c）-（e）光子晶体在拉伸过程中微观结构的变化；（f）可拉伸电致变色器件的制备过程；（g），（h）形状记忆合金的变化；（i）基于形状记忆合金的电致变色器件
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图3. （a）在不同电压下，可拉伸电致变色器件的颜色变化示意图；（b）器件拉伸变形与反射光谱的关系；（c）在不同电压下，电致变色器件的的终点位移曲线；（d）在不同电压下，反射光谱的波长变化与与时间的曲线；（e）在1V的作用下，电致变色器件的颜色保持能力
P.Zhao, H. Chen, B. Li, et al. Stretchableelectrochromic devices enabled via shape memory alloy composites (SMAC) fordynamic camouflage. Optical Materials, 2019, 94:378-386.转发此篇文章请标明出处