Структурный цвет: области применения и способы получения

Некоторые структуры могут использоваться вместо традиционных оптических, электрических или иных датчиков температуры [1, 2]. В литературе представлены два типа температурных датчиков на основе СТ: 1) реагирующие на набухание полимеров; 2) чувствительные к фазовым переходам при внедрении СТ внутрь неорганических матриц.
1)Большой пласт исследований Ашера с сотр. [33] касался различных комбинаций полимер/ФК. СТ, как правило, состоял из упаковок коллоидных частиц, нанесенных на термочувствительный гидрогель, например, поли(N-изопропилакриламид) (ПНИПАМ) с нижней критической точкой 32 0С. При более низкой температуре ПНИПАМ выталкивает воду из пор полимера, что приводит к сжиманию материала и образованию границы раздела фаз. Изменение объема полностью обратимо в интервале температур от 10 до 35 0С, и при этом длина волны отраженного излучения перекрывает практически весь видимый диапазон. Если фотонные поверхности не имеют полимерной матрицы (т.е. состоят только из самих элементов кристалла), то спектральный сдвиг отраженного излучения резко уменьшается (до ~5 нм). Он обусловлен в основном температурным расширением материала. При увеличении температуры интенсивность отраженного излучения также увеличивалась [23, 38]. Модификация матрицы из ПНИПАМ 2-гидроксиэтилакрилатом и дивинилсульфоном увеличивает термостабильность датчика и снижает время отклика [35]. Показано, что СТ с матрицей на основе ПНИПАМ начинает образовывать дифракционные сдвиги уже в течение нескольких наносекунд [36].
Крайне перспективными направлениями являются синтез термочувствительных микросфер с мягким ядром/оболочкой посредством микрофлюидных технологий [37] и совмещение обратных опалов, полученных с использованием полиметилметакрилата (ПММА), с жидкими кристаллами [8]. Спектральные изменения типичного температурного отклика системы на основе СТ приведены на рис. 8.