变色龙涂料

“变色龙”涂料技术方案论证一、问题的提出：现代军用车辆、装甲车、坦克、舰艇以及各种移动军事目标都在大量使用伪装涂料，迷彩涂料是一种视觉性伪装涂料，成本较低，有一定伪装作用。

近年来各国致力于研制功能性伪装涂料，如防雷达、防近红外隐身涂料。

本课题提出一种新概念视觉性伪装涂料——“变色龙”涂料，该涂料的颜色可以在1秒钟内变成车辆所在地的背景颜色，进入树林变成绿色，进入沙漠变成黄色，进入雪地变成白色，走在柏油路上变成黑色，走在水泥路上变成灰色。

“变色龙”涂料是一个涉及功能无机和有机高分子材料、电子计算机、光学、自动控制等多学科的复杂的系统工程。

其基本构思和原理如下。

二、基本原理：在军用目标上安装测色摄像头（电子眼），它能摄取周围景物的颜色，并转化成CIE国际色标的三个参数：L（明度，黑白），a（红绿），b（黄蓝）。

该组数据代表某一个颜色，在计算机中寻找一组相近的L、a、b颜色，将被测颜色与储存颜色的三参数比较，ΔE2=ΔL2+Δa2+Δb2最小时即为所需颜色，该颜色可以由黑—白，红—绿，黄—蓝组成。

方案一：采用电致变色材料可以实现颜色—电压可控变化，如液晶材料随电压的升高，逐渐由无色透明转化为黑色，若将液晶涂在白底上，就可以实现由白到灰到黑的渐变。

另外再选取由无色——红色、无色——绿色、无色——黄色、无色——蓝色的四种变色材料。

因此对应一组电压数据就有一个确定的颜色。

方案二：另外还可以：用固定的红、黄、蓝三种涂层，在每一色层上加一层电致液晶材料，可以形象的比喻为“电子窗帘”，三层窗帘分别由三个电压独立控制由无色透明到黑色的变化，从而实现由红、黄、蓝的不同比例的混合，也能组合出任意颜色。

因为电致变黑的液晶材料比较成熟，我认为方案二更易于实现。

三、技术路线：变色涂料：随着电压的提高，涂料的颜色从无色透明变化到有色，且色度随电压升高而加深。

方案一：第一层涂料：无色——白色第二层涂料：无色——红色第三层涂料：无色——黄色第四层涂料：无色——兰色第五层涂料：无色——黑色设电压从0逐渐变化到100，颜色从无色变到最大，计算机输出电压信号：白色：100，0，0，0，0红色：0，100，0，0，0黄色：0，0，100，0，0兰色：0，0，0，100，0黑色：0，0，0，0，100某中间色：010，050，020，015，005也就是说，计算机输出一组电压信号，就能组合出任意颜色。

涂层的结构：0、钢板底材1、防锈底漆2、透明绝缘漆3、透明导电漆4、变色涂料（无色——白色）5、透明导电漆6、透明绝缘漆7、透明导电漆8、变色涂料（无色——红色）9、透明导电漆10、透明绝缘漆11、透明导电漆12、变色涂料（无色——黄色）13、透明导电漆14、透明绝缘漆15、透明导电漆16、变色涂料（无色——蓝色）17、透明导电漆18、透明绝缘漆19、透明导电漆20、变色涂料（无色——黑色）21、透明导电漆22、透明绝缘漆总共22层，若每层漆膜厚度为20微米，则总厚度为440微米。

实际使用时有红、黄、蓝三种颜色进行组合已经能满足需要。

因此有14层膜就够用。

方案二：涂层的结构：0、钢板底材1、防锈底漆2、红色漆3、透明导电漆（阳极）4、液晶涂料5、透明导电漆（阴极）6、黄色漆7、透明导电漆（阳极）8、液晶涂料9、透明导电漆（阴极）10、蓝色漆11、透明导电漆（阳极）12、变液晶涂料13、透明导电漆（阴极）14、罩面清漆四、关键技术：4.1 电致变色颜料：分无机和有机两大类。

在电场作用下，分子内的结构会发生变化，或分子间排列方式变化，或分子中的电子云密度发生变化，从而产生颜色变化。

无机电致变色涂料：如三氧化钨，电极是涂有透明导电薄膜的K-玻璃（SnO2：F）或铟锡氧化物玻璃（In2O3：SnO2）。

工作电极上用真空镀膜工艺涂上一层氧化钨膜，另一个电极真空镀上LiV2O5。

在两个电极之间放置含有锂离子的聚合物电解质。

当电极间加上1.5V电压时，从聚合物中释放的锂离子在氧化钨电极上放电，然后溶解，当Li离子渗入氧化钨中时，变成兰色，颜色深浅依赖于Li离子渗入的浓度。

有机电致变色涂料：变色色素包括：紫精Viologen：N，N’—四甲基对苯二胺，在阳极失去电子变成兰色。

4，4’—二吡啶翁类：N，N’—二苄基联吡啶：无色变兰色。

N，N’—二苄基偶氮吡啶：无色变红色。

三—对甲氧基苯基胺：无色变蓝绿色。

氧化还原络合物：红紫色（—1.4V）变绿色（+1.2V）。

含氧杂环类：淡黄变暗绿（0.6V）。

4.2 酸碱指示剂：将酸碱指示剂与电解质溶液混合，通电后电解质在阳极附近丢失电子，其PH值降低，而在阴极夺得电子PH 值提高，指示剂的颜色就会发生变化。

此类变色剂品种繁多，色谱齐全，在两个电极之间放置电解质，其中含有酸碱指示剂，在阳极电解质失去电子，酸性增加，在阴极电解质获得电子，碱性增加。

因此指示剂在阴极或阳极会产生颜色变化。

利用酸碱指示剂制造变色龙涂料，成本最低，但该体系受空气湿度的影响较大，最外层的透明面漆应有很好的抗水气渗透性。

4.3 电致液晶材料：将液晶材料置于电场中，随着电压的提高，由无色透明逐渐转变为黑色不透明，这种材料已被广泛用于计算机数字显示，技术比较成熟，我们只需选用就可。

透明导电涂料：需要研制一种具有优异的光学透明性，耐黄变性导电高分子膜，目前的共轭导电高分子价格高，难溶解，易变黄，易老化，性脆易裂，一般带颜色。

而复合型导电高分子不透明。

参杂型离子高分子，干燥的高分子固体电解质中，离子迁移是困难的，因而是绝缘体。

如甲基丙烯酸钠盐，在干态时导电率很低，但只是作为一种充放电的电容器使用，实际上电流很小，电阻损耗微小，也许能满足要求，需通过实验验证。

高离子电导聚合物：1975年，P．V．Wright发现聚氧乙烯与碱金属盐复合体具有导电性，标志着高离子导电聚合物问世。

聚氧乙烯（PEO）玻璃化温度较低，极性较强，具有拟溶剂化作用，加入碱金属盐形成复合物，它在干燥状态下碱金属离子仍有较高的迁移率。

易于制得透明导电膜。

表1 聚醚盐复合膜的电导率下标表示聚合度1、HO—（—CH2CH2O—）n—HCH32、HO—（—CHCH2O—）n—H3、HO—[—CH（R）CH2O—]n—H +TDI三聚体生成网状聚合物。

该体系中盐的结晶和PEO 的结晶都受到阻碍，有助于离子传导的无定型相稳定化。

这种交联体和LiClO4的复合膜在30℃时电导率为10-5S/cm。

OCH2CH2OCH2CH2OCH34、—（P=N）—OCH2CH2OCH2CH2OCH3能溶解各种金属盐形成无定型的复合膜，与AgCF3SO3的复合膜在70℃时的离子电导率为10-3。

5、-[-Si（CH3）2-O-（-CH2CH2O-）n-]m-聚乙二醇与二氯二甲基硅烷缩合得到的共聚物。

室温电导率10-5。

6、甲基丙烯酸羟乙酯与甲氧基聚乙二醇在氧氯化磷下制得的聚合物。

室温电导率10-5。

-[-C（CH3）-CH2-]-COOCH2CH2O-PO[O（CH2CH20）CH3]27、聚甲基丙烯酸的低聚氧乙烯酯，P（MEO）n主链具有较高的强度，侧链具有低玻璃化温度，该体系已达实用程度，LiClO4或六氟代磷酸锂LiPF6，电导率10-5。

-[-C（CH3）-CH2-]n-COO（CH2CH2O）m CH3。

应用：电致变色显示器：玻璃ITO电极PB环氧树脂高分子固体电解质三氧化钨ITO电极玻璃因此高离子导电聚合物是解决问题的关键。

导电聚合物用于电致变色涂层：共厄高分子在氧化、还原时，电子状态发生变化，因而颜色发生变化，当施加于涂层的电压，按电化学氧化还原方式变化时涂层颜色也随之变化。

例如聚苯胺为：黄色→绿色→暗兰色→黑色（可逆）聚噻酚在还原态是黑绿色，氧化态是兰色，中性是红色。

附：示温变色涂料单变色不可逆示温涂料：靛蓝与钛白粉混合制兰色涂料，到某温度靛蓝升华，变白。

晶格变化；磷酸盐、矾铵盐受热后晶格变化而变色。

热分解：碳酸镉加热到310℃分解产生氧化镉；碱性绿加热到220℃分解生成白色米氏酮。

氧化：黄色硫化镉加热氧化生成白色硫酸镉。

固相反应：氧化钴与氧化铝配成灰色混合物，加热到1000℃左右，生成兰色铝酸钴CoAl2O4。

多变色不可逆示温涂料：如北方涂料工业研究设计院的SW-M-5：镉红，中铬黄，氢氧化铝，碳酸钡，石英粉，三氧化二钴，HW-28树脂。

棕黄色 500℃浅棕色 600℃青黄色 650℃中黄色 700℃橙黄色 750℃果绿色 800℃绿色 850℃墨绿色 900℃蓝绿色→无机可逆示温涂料：C6H12N4 六亚甲基四胺变色机理：晶型转变；pH值变化；失去结晶水；附：酸碱指示剂：1、酸性铬蓝K：暗红粉末，水中玫瑰红，碱性灰蓝，钙、镁络合指示剂2、酸性铬深蓝：3、茜素红4、茜素紫5、茜素黄R：红色粉末，可溶于水，PH10黄色，12.0红色。

已购6、2，2’—联吡啶：遇亚铁显红色，测定亚铁、镉、钼的试剂7、铋试剂：黄色结晶粉末，测铋、锑、铜、铅的灵敏试剂8、对溴苯甲酸：测锶、钙等的试剂9、钙试剂羧酸钠（灵敏试剂）：黑棕色结晶，在PH12~14间为浅兰色，能和钙形成红色螯合物，本品与氯化钠（1：100）的混合物为钙红10、钙镁试剂11、铬坚牢绿G：深棕色粉末，易溶于水和碱，溶液呈兰紫色，遇钙盐显示红色，溶于醇和苯，在镓、镁存在下测定钙的络合指示剂12、姜素黄：橙黄色结晶粉末，易溶于冰醋酸、CS2、在碱性溶液中显深棕红色，不熔于水，PH7.8（黄）~9.2（红褐），检测铍、镁、锆、硼酸。

13、2,6-二溴酚吲哚酚钠：深绿色结晶，溶于水和醇，指示剂，抗坏血酸的容量分析，PH5.7红色，7.0兰色。

14、二萘基硫代偶氮碳酰肼（二萘磺卡巴松）兰黑色粉末，溶于三氯甲烷，不溶于水和酸，测定Zn、Pb的试剂。

15、二苯偶氮碳酰肼（二苯卡巴松）：橙红色晶体，溶于醇、三氯甲烷、苯，不溶于水，比色测定银、汞、铅。

16、铬蓝黑B（依来铬蓝黑B）：深紫色粉末，测定铝、水硬度的络合指示剂17、铬蓝黑R（钙指示剂）：棕黑色粉末，络合指示剂18、铬黑T：棕黑色粉末，测定钡、镁、锰、镉、锌的络合指示剂19、二（2，4-二硝基苯基）乙酸乙酯浅黄色结晶，溶于醇、苯，微溶于水。

PH7.5无色，9.1兰色20、高铁试剂（试铁灵，7-碘-8-羟基喹啉-5-磺酸））：黄色结晶粉末，微溶于水和乙醇，不溶于醚，测定高铁的灵敏试剂21、氨基乙酸邻甲酚红：橙黄色粉末，易溶于水，不溶于碱液，在酸中不稳定，受热即分解并失去络合性，能与许多阳离子生成深红色络合物22、愈疮木酚：无色~浅黄色，受热至32℃为油状，见光、空气变暗，遇FeCl3变蓝。

23、钯试剂：4—（8—羟基—5—喹啉偶氮）—萘—1—磺酸，棕红色粉末，溶于乙醇、稀酸。