文章背景

       色彩不仅是自然界的重要视觉信号，也在人类社会的显示、传感和防伪等领域扮演着关键角色。蝴蝶翅膀的绚丽、孔雀羽毛的斑斓、变色龙皮肤的瞬息万变，这些令人惊叹的自然现象并非依赖传统染料，而是源自微纳结构对光的精妙操控——结构色。与传统染料色相比，结构色具有高稳定性、可调控性和环保性，成为新一代光学材料的“宠儿”。胆甾相液晶（Cholesteric Liquid Crystals, CLCs）作为一种自组装手性超分子材料，凭借其独特的螺旋超结构，能够选择性反射特定波长的圆偏振光，呈现出动态可调的结构色。得益于其快速的响应速度、卓越的可逆性和极高的加工灵活性，CLCs在柔性光子学、智能传感和动态光学器件等领域展现出无限潜力，成为可编程光子材料研究中的“明星选手”。

文章概述

 近日，复旦大学俞燕蕾教授和秦朗副教授系统综述了CLCs的动态结构色调控机制及最新研究进展。该综述聚焦于光、力、溶剂等多种外界刺激下的颜色调控策略，深入探讨了分子设计、材料加工和响应机制等关键因素对结构色动态调控的影响，重点介绍了基于不同材料体系的三种典型的动态变色机制：

光致变色：远程光操控的超分子体系

基于光响应手性掺杂剂（如偶氮苯、二芳基乙烯、分子马达等）的超分子体系，CLCs通过光照远程调控螺旋结构，实现从紫外到近红外的全光谱动态变色。不仅极大扩展了可调的反射波长范围，还为光学图案化、信息加密及防伪技术提供了革命性解决方案。光响应能力的精确性和快速性，使得这一变色机制在智能光学设备中展现出无可比拟的优势。

力致变色：机械力响应的胆甾相液晶弹性体（CLCEs）

低交联度的CLCEs通过机械力驱动螺旋结构变形，实现反射波长的快速蓝移及可逆恢复。不同于传统材料的静态特性，CLCEs可以在拉伸和变形中实时响应外力的变化来改变颜色，可通过3D打印技术制备成复杂形状的纤维或薄膜。将其软弹性与动态共价键（如硼酸酯键、二硫键）的结合，赋予材料自修复能力和网络重编程特性，为可穿戴传感和软体机器人提供了兼具力学强度与光学活性的功能材料。

溶胀变色：环境响应的胆甾相液晶网络（CLCNs）

CLCNs高交联度的网络结构不仅固定了螺旋超结构，还使得材料能够通过溶剂或湿度诱导的网络溶胀，展现出大范围、高精度的颜色调控能力，从而实现颜色的“智能切换”。CLCNs对环境湿度的超灵敏响应，为智能传感和环境监测提供了创新的解决方案。

未来展望

尽管CLCs在动态光学器件和智能材料领域展现出巨大潜力，但仍面临响应速率、稳定性、加工兼容性等挑战。为了进一步推动这一领域的创新，未来研究将集中在以下几个关键方向：

（1）提高响应速度与可逆性：发展新型光响应、力响应和湿度响应材料体系，拓宽变色范围，提高精确调控能力，为实际应用提供更具前瞻性的解决方案。

（2）优化制备工艺与稳定性：改进交联策略，提高材料耐久性和机械性能，推动CLCs材料的商业化应用。

（3）拓展多功能集成：结合生物仿生、自修复技术和多模态传感，探索CLCs在智能显示、动态光子计算和自适应光学中的潜在应用。本综述为智能光子材料、液晶光子学、仿生材料等领域的研究人员提供宝贵参考，助力新型动态光子材料的发展，并为自适应光学和柔性显示技术的创新应用提供有力支持。

       该工作发表在Chinese Journal of Polymer Science上。吉波博士研究生是该论文的第一作者，秦朗副教授和俞燕蕾教授为共同通信联系人。

原文信息：

Ji, B.; Qin, L.; Yu, Y. L.

Chinese J. Polym. Sci., 2025, 43, 406–428

DOI: 10.1007/s10118-025-3279-9