微球和微胶囊的温热敏性能及应用

温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。现代的温度传感器外形非常小，这样更加让它广泛应用在生产实践的各个领域中，也为人们的生活提供了无数的便利和功能。微胶囊因为其纳米结构成为制作温度传感器的热门方向之一。除此之外，微胶囊的包埋技术也在温度传感器的研究中发挥着重要作用。

2003年，Z.P.Cai提出了一种新的利用微球谐振腔制作温度传感器的方法。微球谐振腔是半径从几微米到几百微米的球形光学谐振腔。通过在微球表面不断地发生全反射，微球腔将光约束在赤道平面附近并沿大圆绕行。他基于激发态1S3/2和2H11/2引发绿光发射，设计了以掺铒的新型的重氟化物玻璃Er：ZBLALiP为材料的微米级球形腔的温度传感器。低温的发射光谱用以标定强度比率与微球的温度，然后根据强度比率和温度的关系可以计算出高温区。这种温度传感器测温范围在150 K到850 K，分辨率为1 K，而温度传感器只有10 μm大小，非常适合集成在光纤内。

柳艳敏等人制作出一种热敏微胶囊和含有该微胶囊的多层彩色感热记录材料。该多层彩色感热记录材料由支持体、低温显色层、中温显色层、高温显色层、隔层和保护层组成，所述的低温显色层包含上述热敏微胶囊。该胶囊包括囊芯和囊壁，囊芯是重氮盐或染料前体；囊壁是二元醇或聚醚多元醇与异腈酸酯和丙稀酸酯的聚合物，二元醇或聚醚多元醇的分子量是100～200。当该种微胶囊受热达到其壁材的玻璃转化温度时，胶囊壁融化，壁内部的重氮盐或染料前体与壁外部的显色剂发生反应而显色。含有该热敏微胶囊的多层彩色感热记录材料在实现全彩色的同时，其灰雾小，色密度高，成本低。

液晶受电、热、磁等外场和压力的影响，分子排列会发生改变，并引起光学特性及其他参数的改变，使得其在检测、测量和传感技术方面得到广泛的应用。从形成液晶相的物理条件来看，液晶从大体上可以分为热致液晶和溶致液晶两大类。热致液晶是指单成分的液晶化合物或均匀混合物在温度变化的情况下出现的液晶相，溶质液晶是一种包含溶剂化合物在内的两种或多种化合物形成的液晶。

近年来，Hanyang University 在液晶微胶囊上取得了较大的突破，并探索了向列相液晶微胶囊产品在高分子分散液晶微滴显示中的应用。Kyung-Do Suh小组通过使用溶质共扩散法（Solute Co-diffusion method，SCM），将包含氟基团的液晶ML-0248、E7和 MLC-6014封装到聚（甲基丙烯酸甲酯）（PMMA）颗粒中，分别制备得到了液晶微胶囊，并应用于聚合物分散液晶（Polymer-Dispersed Liquid Crystal，PDLC）。研究结果表明，与传统方法制备的PDLC膜相比，包含氟基团液晶的微胶囊中均稳定地包埋了一个均匀的、单晶的、球形的囊体，粒径大小在4～7μm，液晶含量可高达 75wt%，且具有良好的光电性能，可适用于液晶显示研究。(www.xing528.com)

液晶中较重要的是甾族液晶，当高于相变温度时，甾族液晶呈液态。将这些液体以液滴形式包囊，可以保护被包囊物。将胶囊以薄膜形式涂布到适宜的物质上，以用于温度传感器，它可以显示几度温度范围内的数据。

2019年，李寒阳等人将荧光染料DCM掺入胆甾相液晶溶液，混合溶液通过锥形毛细微管注入待测液体形成液体微球腔，提出了一种全新的染料掺杂液晶微球的高灵敏度温度传感器。液晶微球中的荧光染料在532nm激光脉冲的激发下发射荧光，在微腔的限制作用下产生高品质回音壁模式激光发射，使用光谱仪记录激光光谱。当环境温度发生微弱变化时，液晶折射率的改变引起激光波长发生变化，从而光谱产生漂移，实现高灵敏度的温度传感。

随着液晶电光效应的发现、电子显示技术的不断更新，液晶微胶囊在电致变色、显示技术上的应用受到人们的关注，尤其是在柔性显示研究上，液晶微胶囊化工艺表现出了显著的优势。液晶微胶囊目前广泛应用于飞机控制面板，并在民用消费品中得以应用，如可以用于游泳池和热带鱼槽。