CN109141670B - 一种过温监测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种过温监测装置，它包括第一基体层、第二基体层及夹持在第一基体层和第二基体层中间的液晶层，所述液晶层为胆甾相或手性向列相液晶。本发明的过温监测装置结构简单，成本低，对温度感应效果变化明显，对温度感应效果不可逆，并且使用过程简单便捷，监测过程中无需通电，可靠性高，可循环使用。

Description

一种过温监测装置
技术领域
本发明涉及温度监测领域，特别涉及一种对温度感应效果不可逆、可循环使用的过温监测装置。
背景技术
在一些特殊物品(如鲜活品、加工食品、药品、生物制品等)运输过程中，对货物的存放环境温度有严格要求，超过一定温度就会产生变质变性等问题，如2016年爆发的山东问题疫苗案就是犯罪嫌疑人为了节约成本将疫苗置于常温导致疫苗失效的典型案例，此案发生后，有关部门除了加强监管外，对疫苗的存储监控方法也逐渐受到重视，因此极为需要提供一种简单有效且成本低廉的温度监测装置。
目前市面上主要通过使用一种每隔一定时间可记录温度的温度计实现温度监测，在货物运输完成后，通过调取运输过程中的温度变化曲线来判断存储温度是否有高于规定温度，该种温度计的使用方法复杂，维护成本高。
液晶温度计作为一种新型温度计，核心部分为不同配方的液晶，通过利用具有不同相变温度的液晶在相变时产生的光学性质的变化实现温度感应。如将不同相变温度的液晶涂在一基体层上，则由液晶颜色的变化，便可知道温度为何。常用于观赏用鱼缸中，以指示水温。此类温度计之优点是读数直观，制作过程简单，可做成各种形状，而缺点则是只能实现实时温度的显示，无不可逆效果和记忆效应。
美国专利US4859360公开了一种可实现对温度感应且产生不可逆变化的温度监测装置，其通过可聚合胆甾醇型液晶材料的玻璃化转变温度引起的不可逆的颜色变化来实现，但是该装置存在着颜色变化效果不明显，用肉眼难以监控的问题，此类装置的制作过程也很复杂、成本高且无法实现循环使用，其应用也受到限制。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种过温监测装置，其具有对温度感应效果不可逆且效果明显、醒目的特性，同时有制作简单、成本低、使用过程简便、可靠性高、可循环使用的优点。
本发明的技术方案：
一种过温监测装置，它包括第一基体层、第二基体层及夹持在第一基体层和第二基体层中间的液晶层，所述液晶层为胆甾相或手性向列相液晶。
在一些实施方案中，所述第一基体层和第二基体层均可为玻璃或者硬质膜层，其中，第一基体层呈透明设置，第二基体层呈不透明设置，优选呈黑色设置，当然根据需求，可以选用其他不透明颜色。
在一些实施方案中，所述硬质膜层可以为塑料薄膜或者塑料板。
在一些实施方案中，第二基体层也可呈透明设置，此时，需要在液晶层和第二基体层之间或在第二基体层远离液晶层一侧设置吸光层，所述吸光层可在可见光范围内吸收光线，优选具有用于固定的不透明的吸收光的背景的黑色，暗黑色的背景提供了本发明过温监测装置的反射颜色图像的高对比度，但也可以使用用于胆甾相液晶显示器的固定背景的其他不透明颜色。
在一些实施方案中，所述液晶层厚度为3-50μm。
在一些实施方案中，所述手性向列相液晶中手性掺杂剂含量占液晶层总重量的2-50％。
在一些实施方案中，本发明所述手性掺杂剂可以选自如下一种或多种掺杂剂：
Figure BDA0001333663310000021
Figure BDA0001333663310000031
Figure BDA0001333663310000032
以及
Figure BDA0001333663310000033
在一些实施方案中，所述液晶层中液晶的清亮点为-20℃～40℃。
在一些实施方案中，所述第一基体层和第二基体层与液晶层之间还可以分别设置第一导电层和第二导电层；所述第一导电层和第二导电层均为透明导电层，优选ITO，并且所述第一导电层和第二导电层可以根据显示或者擦除图案的需求被分割成不同形状及若干单元。
在一些同时含有导电层和吸光层的实施方案中，所述吸光层可以设于第二导电层和第二基体层之间，也可设于第二基体层远离第二导电层一侧。
在一些实施方案中，所述第二导电层可与上述吸光层单独设置，如可选用染料与可热固化或UV固化的胶黏剂混合后以涂层的方式实现吸光层的设置，再在吸光层上单独设置导电层(如导电银等)，也可将吸光层和导电层合并成一层设置，如可选用黑色导电胶。
在一些实施方案中，所述第一基体层和第二基体层与液晶层之间还可以分别设置第一取向层和第二取向层；所述第一取向层、第二取向层为使液晶分子平行或垂直于基体层排列的优先方向。
在一些实施方案中，所述过温监测装置还可以设置相应的外部驱动电路和相应的封装，以实现循环利用。
一种过温监测装置的使用方法，包括如下步骤：将所述过温监测装置置于低于装置中液晶清亮点的温度环境中，在通电、施加外电场或按压等方式的作用下，将所述装置上形成图案；再将形成图案的所述装置置于待监测环境中；监测过程结束后，观察所述装置中图案有无消失，若图案没有消失，说明整个监测过程中的环境温度始终未曾高于液晶的清亮点，若图案消失，说明整个监测过程中的环境温度曾经高于液晶的清亮点，而液晶的清亮点即为待监测温度。
在对本发明的过温监测装置通电、施加外电场或按压等方式的作用下，液晶层中的液晶分子的螺旋结构发生改变而分别呈现亮和暗的状态。在亮的状态下，液晶分子处于平面态，液晶分子螺旋轴与基体层表面基本都垂直，这时若螺距与入射光波长相近或相等，满足布拉格反射条件，则该波长的入射光就会被反射而呈现特定颜色。相反，如果螺旋轴与基体层表面在暗态时基本都平行，液晶分子呈现不规则排列时，入射光被散射，或被下基体层表面的吸收层所吸收，没有光线射出，入射至所述混合物的光呈透射状态而显示基体层颜色。通过上述亮和暗的状态的控制可以实现图案的显示。由于上述亮和暗的状态都是稳定状态，所以图案在外界温度低于液晶清亮点时可以长时间保持而不消失。当外界温度一旦高于液晶清亮点，液晶产生相变从而图案消失，效果不可逆。
有益效果：
本发明的过温监测装置结构简单，成本低，对温度感应效果变化明显，对温度感应效果不可逆，并且使用过程简单便捷，监测过程中无需通电，可靠性高，可循环使用。
附图说明
图1为本发明的过温监测装置的剖面示意图；
图2为本发明的过温监测装置有图案显示的示意图；
图3为本发明的过温监测装置图案消失后的示意图。
具体实施方式
以下将结合具体实施方案来说明本发明。需要说明的是，下面的实施例为本发明的示例，仅用来说明本发明，而不用来限制本发明。在不偏离本发明主旨或范围的情况下，可进行本发明构思内的其他组合和各种改良。
为便于表达，以下各实施例中，液晶组合物的基团结构用表1所列的代码表示：
表1液晶化合物的基团结构代码
Figure BDA0001333663310000051
以如下结构式的化合物为例：
Figure BDA0001333663310000052
该结构式如用表1所列代码表示，则可表达为：nCCGF，代码中的n表示左端烷基的C原子数，例如n为“3”，即表示该烷基为-C3H7；代码中的C代表环己烷基，G代表2-氟-1,4-亚苯基，F代表氟。
作为最优结构方案，本发明的过温监测装置结构如图1所示，由上至下依次包括第一基体层、第一导电层、第一取向层、液晶层、第二取向层、第二导电层及第二基体层，其中，所述第一基体层和第二基体层均为市售的经抛光的厚度为1.1mm钠钙玻璃，且第一基体层和第二基体层为无色透明玻璃、第二基体层外侧(下侧)贴附黑色吸光层，所述第一导电层和第二导电层均为厚度为200埃的ITO，所述第一取向层和第二取向层均为市售的型号为SE-4811的取向膜，厚度为300埃，经反平行摩擦。
实施例1-3
按表2中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例1-3的液晶组合物，以该液晶组合物作为上述过温监测装置的液晶层制得相应的过温监测装置。
表2液晶组合物配方及其性能参数
Figure BDA0001333663310000061
将实施例1-3制得的过温监测装置在低于各自液晶清亮点的环境中，通过加电驱动以显示相应的图案后断电，置于待监测的环境中，一段时间后，观察所述装置图案是否消失，如图2所示，若图案没有消失，说明整个监测过程中的环境温度始终未曾高于液晶的清亮点(0℃、8℃、20℃)，如图3所示，若图案消失，说明整个监测过程中的环境温度曾经高于液晶的清亮点(0℃、8℃、20℃)，而液晶的清亮点即为待监测温度。图案消失的过温监测装置可通过加电刷新的方式实现重复使用。
当然，根据需要监测的温度的不同，可以相应的调整液晶组合物的成分和/或含量，得到具有不同清亮点的液晶组合物，从而实现对不同温度的监测。
本发明还可以由其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种过温监测装置，其特征在于，它包括第一基体层、第二基体层及夹持在第一基体层和第二基体层中间的液晶层，所述液晶层为胆甾相或手性向列相液晶；所述第一基体层和第二基体层均可为玻璃或者硬质膜层；所述液晶层厚度为3-50μm；所述液晶层中液晶的清亮点为-20℃～40℃；所述过温监测装置的使用方法包括如下步骤：将过温监测装置置于低于装置中液晶清亮点的温度环境中，在通电、施加外电场或按压等方式的作用下，在过温监测装置上形成图案；再将形成图案的过温监测装置置于待监测环境中；监测过程结束后，观察过温监测装置中图案有无消失，若图案没有消失，说明整个监测过程中的环境温度始终未曾高于液晶的清亮点，若图案消失，说明整个监测过程中的环境温度曾经高于液晶的清亮点，而液晶的清亮点即为待监测温度。
2.根据权利要求1所述的过温监测装置，其特征在于，第一基体层为透明基体层，第二基体层为不透明基体层。
3.根据权利要求2所述的过温监测装置，其特征在于，所述第二基体层为黑色基体层。
4.根据权利要求1所述的过温监测装置，其特征在于，所述第二基体层为透明基体层，并且在液晶层和第二基体层之间或在第二基体层远离液晶层一侧设置吸光层。
5.根据权利要求1所述的过温监测装置，其特征在于，所述手性向列相液晶中手性掺杂剂含量占液晶层总重量的2-50％。
6.根据权利要求1所述的过温监测装置，其特征在于，所述第一基体层和第二基体层与液晶层之间分别设置有第一导电层和第二导电层，所述第一导电层和第二导电层均为透明导电层。
7.根据权利要求1所述的过温监测装置，其特征在于，所述第一基体层和第二基体层与液晶层之间还分别设置有第一取向层和第二取向层。
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