CN109581647A - 多膜层重叠成色的复合变色材料体系及其颜色调节方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多膜层重叠成色的复合变色材料体系，包括复合膜层与位于复合膜层底部、用于提高色彩斑驳效果的“彩虹”膜层，所述复合膜层由不同颜色的多个色膜层叠加而成，每个色膜层上印制有不同面积大小的色点，所述“彩虹”膜层上印制有连续分布的“彩虹”色，所述复合膜层中的每个色膜层与“彩虹”膜层均是可移动的，不同色膜层与“彩虹”膜层可通过各膜层的移动实现任意部位的相互叠加。本发明还相应提供一种复合变色材料体系的颜色调节方法及应用。本发明的复合变色材料体系具有成本低廉、调节迅速、重复性好、环境匹配度高等优点。

Description

多膜层重叠成色的复合变色材料体系及其颜色调节方法和 应用

技术领域

本发明属于变色材料领域，尤其涉及一种可任意调节颜色的复合变色材料体系及其颜色调节方法和应用。

背景技术

变色材料广泛应用于数码、汽车、建筑、服纺等领域。功能性变色材料按其所受刺激方式划分主要有四种：光致变色材料、电致变色材料、热致变色材料及溶剂致变色材料。光致变色材料最典型的应用就是变色墨镜：玻璃夹层内的卤化银微粒在光照时分解，胶体银粒子与卤元素阻挡光线进而显黑色；当光刺激解除后，银粒子与卤元素重新组合成无色卤化银，镜片透明。热致变色的形成原因主要涉及晶型转变、结构改变等，在热敏印刷、变色油墨方面有一定的应用。电致变色由于正向、逆向调控便利，在电子显像、显示设备中应用非常广泛。而溶剂致变色基于原子外层轨道电子跃迁或溶剂极化作用等机理，最常见的即是在美术领域各色水彩的混色。其中，光致变色材料单位成本昂贵，且变色单一；热致变色材料需要较高的热量进行驱动；电致变色调色域广泛，调控灵活，但在自然光背景中色彩饱和度不足；溶剂致变色的调色范围大，色彩饱和度高，但难以实现可逆调节。

基于以上特点，新型变色材料的研究开发依然具有显著的应用需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种成本低廉、调节迅速、重复性好、环境匹配度高的多膜层重叠成色的复合变色材料体系，并相应提供其颜色调节方法和应用。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种多膜层重叠成色的复合变色材料体系，包括复合膜层与位于复合膜层底部、用于提高色彩斑驳效果的“彩虹”膜层，所述复合膜层由不同颜色的多个色膜层叠加而成，每个色膜层上印制有不同面积大小的色点，所述“彩虹”膜层上印制有连续分布的“彩虹”色，所述复合膜层中的每个色膜层与“彩虹”膜层均是可移动的，不同色膜层与“彩虹”膜层可通过各膜层的移动实现任意部位的相互叠加。上述“彩虹”膜层是指膜层上呈现有连续彩虹效果的膜层。

上述复合变色材料体系中，优选的，每个所述色膜层上的色点颜色一致，且色点的面积大小呈沿色膜层的可移动方向上渐变式分布。采用面积大小渐变式分布的色点，在调节复合变色材料体系的颜色时，更加方便快捷。如色膜层上的色点面积大小沿X轴渐变分布(如图1所示)，在调节复合变色材料体系的颜色时，只需将各色膜层沿X轴左右移动，无需沿Y轴上下移动即可实现复合变色材料体系的颜色改变，整个调节过程更加简洁。

上述复合变色材料体系中，优选的，所述“彩虹”膜层底部还设有用于调控颜色明暗程度的黑白膜层，所述黑白膜层是可移动的，所述黑白膜层上印制有不同面积大小的黑色色点，所述黑色色点的面积大小沿黑白膜层的可移动方向上呈渐变式分布。增加黑白膜层可以便于改变复合变色材料体系整体所呈现出颜色的明暗程度，进一步提升颜色的仿真度。

上述复合变色材料体系中，优选的，所述复合变色材料体系还包括用于实现各膜层位置调节的膜层位置调节机构，所述膜层位置调节机构为设于所述各膜层两端的滚轴调节系统，每个膜层对应一套滚轴调节系统，所述滚轴调节系统包括两个滚筒及带动所述滚筒转动的驱动组件，两个滚筒分别位于膜层两端，且膜层的两端分别卷设于所述滚筒上。利用滚轴调节系统可以很方便实现每一层膜层位置的改变，使各色膜层上的不同面积大小的色点与“彩虹”膜层上的彩虹色和黑白膜层上的黑白色点相互叠加以呈现不同的颜色。

上述复合变色材料体系中，优选的，各膜层本体为对颜色没有影响的透明材料层，各膜层表面的颜色通过UV打印进行印制。

作为一个总的技术构思，本发明还相应提供一种多膜层重叠成色的复合变色材料体系的颜色调节方法，包括以下步骤：

(1)将具有不同颜色的多个色膜层叠加成复合膜层，再在复合膜层底部叠加“彩虹”膜层与黑白膜层，其中，每个色膜层上印制有面积大小不同的色点，“彩虹”膜层上印制有连续分布的“彩虹”色，黑白膜层上印制有不同面积大小的黑色色点，各膜层周边设有用于实现各膜层不同部位任意叠加的膜层位置调节机构；

(2)通过上述膜层位置调节机构(优选的，滚轴调节系统)调节各色膜层的位置，使不同颜色、面积大小的色点相互叠加呈现不同颜色，再通过膜层位置调节机构调节“彩虹”膜层的位置增加颜色的斑驳效果，最后通过膜层位置调节机构调节黑白膜层的位置改变颜色的明暗程度，即实现颜色调节。

上述颜色调节方法中，优选的，每个所述色膜层上的色点颜色一致，且色点的面积大小沿色膜层的可移动方向上呈渐变式分布；所述黑白膜层上印制的黑色色点的面积大小沿黑白膜层的可移动方向上呈渐变式分布。

上述颜色调节方法中，优选的，所述膜层位置调节机构为设于所述各膜层两端的滚轴调节系统，每个膜层对应一套滚轴调节系统，所述滚轴调节系统包括两个滚筒及带动所述滚筒转动的驱动组件，两个滚筒分别位于膜层两端，且膜层的两端分别卷设于所述滚筒上。滚轴调节系统便于各膜层位置的移动，以使各膜层任意位置的相互叠加，以达到颜色调节的目的。

作为一个总的技术构思，本发明还相应提供一种上述的多膜层重叠成色的复合变色材料体系的应用，将所述复合变色材料体系应用于服装、包装、建筑外墙或军事防伪领域。

上述应用中，将所述复合变色材料体系应用于建筑外墙得到变色建筑外墙，所述变色建筑外墙包括外墙本体，所述外墙本体的外表面由外至内依次设有复合膜层、“彩虹”膜层与黑白膜层，各膜层的上下两端设有膜层位置调节机构；将所述复合变色材料体系应用于包装领域得到变色包装盒，所述变色包装盒包括包装盒本体，所述包装盒本体的外表面由外至内依次设有复合膜层、“彩虹”膜层与黑白膜层，各膜层的两端设有膜层位置调节机构。上述变色建筑外墙可以呈现出不同的颜色，可用于大型公开场合的装饰等。变色包装盒也可以呈现不同的颜色，可选择性的在包装盒本体的一个或多个侧面上设置本发明中的复合变色材料体系，达到装饰等效果。

自然界中，许多动物都通过体色、形态、动作等方式使自身与环境背景相融合，以达到躲避天敌或捕捉猎物目的，提高自身生存能力，而体色特征的快速变化则是动物所采取的有效伪装途径。其中，头足类动物(章鱼、乌贼、鱿鱼)凭借其随心所欲的柔软体态变化、多样化的皮肤表观特征及复杂精细的视觉控制系统，拥有着无与伦比的变色伪装本领。以乌贼为代表的头足类动物的变色结构精密而复杂：最上层为色素细胞，根据所含蛋白种类的差异分别呈现红、黄、棕三种颜色，可通过细胞体积的调节改变三原色比例，进而调节体表宏观颜色状态；其下为一层虹膜细胞，通过蛋白与膜组成的复合结构充当光学元件，对光线进行选择行地反射；最下一层为白色素细胞，可通过其面积调节控制皮肤对光线的整体反射。本发明的原理与上述动物变色的原理有相似之处，最上层色膜层相当于头足类动物的色素细胞，通过移动各层色膜层，可以很容易控制相互叠加的不同颜色的色点面积大小，从而呈现出不同的宏观颜色，只要更换色膜层的颜色、层数与相互叠加位置，可以在不同部位模拟呈现所需要的任意颜色；“彩虹”膜层相当于头足类动物的虹膜细胞，其相当于对色膜层颜色的补充，可以进一步增加整体颜色效果的细腻程度，增加色彩斑驳效果，提高复杂度，使整体颜色与环境背景更匹配；黑白膜层相当于头足类动物的白色素细胞，利用黑色(或白色)色点对头足类动物皮肤底层白色素细胞进行模拟，调节装置的整体明暗程度。上述本发明中的三种膜层结构相互作用，相互影响，最终本发明的复合变色材料体系可以呈现出与环境匹配程度高的颜色效果。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的复合变色材料体系的复合膜层采用多层色膜叠加的机制，通过色膜层的移动，可以控制不同部位相互叠加的色点面积大小呈现不同的颜色，调节过程迅速，重复性好，整个调节过程无需用到复杂精密仪器或昂贵的试剂，成本低廉。另外，复合变色材料体系采用多种颜色的色点相互叠加，具有环境匹配度高、易于根据实际应用需求进行调整等优点。

2、本发明的复合变色材料体系还采用“彩虹”膜层，其与复合膜层相互作用、相互影响，可以进一步增加复合变色材料体系整体所呈现出的颜色的细腻程度，增加色彩斑驳效果，提高复杂度，使整体颜色与环境背景更加匹配。

3、本发明的复合变色材料体系可广泛适用于服装设计、艺术包装、建筑外墙设计及军事伪装等领域，具有广阔的市场前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中各膜层的拆分后的示意图(图中a为红色色点色膜层，b为黄色色点色膜层，c为棕色色点色膜层，d为“彩虹”膜层，e为黑白膜层)。

图2为本发明中复合变色材料体系的结构示意图。

图3为本发明实施例1中模拟植物颜色的效果图(图中左边为模拟图，右边为实景图)。

图4为本发明实施例1中模拟另一种植物颜色的效果图(图中左边为模拟图，右边为实景图)。

图5为本发明实施例2中变色建筑外墙的侧视图。

图6为本发明实施例3中变色包装盒的侧视图。

图例说明：

1、色膜层；2、复合膜层；3、色点；31、黑色色点；41、滚筒；42、驱动组件；5、“彩虹”膜层；6、黑白膜层；101、外墙本体；102、包装盒本体。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例1：

如图1和图2所示，本实施例的复合变色材料体系，包括复合膜层2与位于复合膜层2底部、用于提高色彩斑驳效果的“彩虹”膜层5，复合膜层2由不同颜色的3个色膜层1叠加而成，每个色膜层1上印制有不同面积大小的色点3(各色膜层1中的颜色分别是红、棕、黄)，“彩虹”膜层5上印制有连续分布的“彩虹”色，复合膜层2中的每个色膜层1与“彩虹”膜层5均是可移动的，不同色膜层1与“彩虹”膜层5可通过各膜层的移动实现任意部位的相互叠加。

本实施例中，每个色膜层1上的色点3颜色一致，且色点3的面积大小沿色膜层1的可移动方向上呈渐变式分布。色点3面积大小沿X轴呈渐变式分布，从左至右逐渐变大(如图1所示)。

本实施例中，“彩虹”膜层5底部还设有用于调控颜色明暗程度的黑白膜层6，黑白膜层6是可移动的，黑白膜层6上印制有不同面积大小的黑色色点31，黑色色点31的面积大小沿黑白膜层6的可移动方向上呈渐变式分布。

本实施例中，复合变色材料体系还包括用于实现各膜层位置调节的膜层位置调节机构，膜层位置调节机构为设于各膜层两端的滚轴调节系统，每个膜层对应一套滚轴调节系统，滚轴调节系统包括两个滚筒41及带动滚筒41转动的驱动组件42，两个滚筒41分别位于膜层两端，且膜层的两端分别卷设于滚筒41上。各膜层卷设于滚筒41上，滚筒41转动时可带动各膜层伸缩，以实现各膜层的移动，达到色彩调节的目的。

本实施例中，各膜层本体为对颜色没有影响的透明材料层，各膜层表面的颜色通过UV打印进行印制。

本实施例还提供一种上述复合变色材料体系的颜色调节方法，包括以下步骤：

(1)将上述3种不同颜色的色膜层1叠加成复合膜层2，再在复合膜层2底部叠加“彩虹”膜层5与黑白膜层6；

(2)通过膜层位置调节机构(即通过滚轴调节系统的滚筒41的滚动)调节各色膜层1的位置，使不同颜色、面积大小的色点3相互叠加呈现不同颜色，再通过膜层位置调节机构调节“彩虹”膜层5的位置增加颜色的斑驳效果，最后通过膜层位置调节机构调节黑白膜层6的位置改变颜色的明暗程度，即实现颜色调节。

本实施例还相应提供一种上述复合变色材料体系的应用，将其用于模拟植物的颜色，其效果分别如图3、图4所示。由图3、图4可知，本实施例的复合变色材料体系可模拟出与植物颜色相似的颜色，且具有颜色渐变的能力。

本实施例中，各色点3的数量与排布方式可根据实际情况改变而改变，不局限于图1中的情形。另外，色膜层1的层数也可根据实际情况增加。

本实施例中各色膜层1的颜色可根据实际需求改变，并不局限于本实施例中的红、棕、黄、深红，具体调节过程也可引入颜色传感器，并与滚轴调节系统相配合，可实现颜色的自动调节，具有调节过程迅速，重复性好，环境匹配度高、易于根据实际应用需求进行调整等优点。

实施例2：

本实施例中的复合变色材料体系与复合变色材料体系的颜色调节方法与实施例1基本相同(各色膜层1的颜色可根据实际需求调节)。

将本实施例中的复合变色材料体系用于建筑外墙领域得到变色建筑外墙，变色建筑外墙的侧面图如图5所示，变色建筑外墙包括外墙本体101，外墙本体101的外表面由外至内依次设有复合膜层2、“彩虹”膜层5与黑白膜层6，各膜层的上下两端设有膜层位置调节机构(即为滚轴调节系统)。

本实施例中，变色建筑外墙的颜色可通过滚轴调节系统调节，通过滚筒41的滚动可以带动各膜层的移动，以实现外墙本体101外表面不同颜色的调节。

本实施例中的变色建筑外墙可应用于大型公开场所外墙装饰、环境模拟等。

实施例3：

本实施例中的复合变色材料体系与复合变色材料体系的颜色调节方法与实施例1基本相同(各色膜层1的颜色可根据实际需求调节)。

将本实施例中的复合变色材料体系用于包装领域得到大型变色包装盒，大型变色包装盒的侧面图如图6所示，大型变色包装盒包括包装盒本体102，包装盒本体102的外表面由外至内依次设有复合膜层2、“彩虹”膜层5与黑白膜层6，各膜层的两端设有膜层位置调节机构(即为滚轴调节系统)。

本实施例中，可选择性的在包装盒本体102的一个或多个侧面上设置本实施例中的复合变色材料体系，达到装饰等效果(本实施例中只示意出一个侧面设置复合变色材料体系的情况)。

本实施例中，变色建筑外墙的颜色可通过滚轴调节系统调节，通过滚筒41的滚动可以带动各色膜层1的移动，以实现包装盒本体102外表面不同颜色的调节。

本实施例中的大型变色包装盒的驱动组件可以选择性的设置于包装盒本体102的内部。

Claims (10)

1.一种多膜层重叠成色的复合变色材料体系，其特征在于，包括复合膜层(2)与位于复合膜层(2)底部、用于提高色彩斑驳效果的“彩虹”膜层(5)，所述复合膜层(2)由不同颜色的多个色膜层(1)叠加而成，每个色膜层(1)上印制有不同面积大小的色点(3)，所述“彩虹”膜层(5)上印制有连续分布的“彩虹”色，所述复合膜层(2)中的每个色膜层(1)与“彩虹”膜层(5)均是可移动的，不同色膜层(1)与“彩虹”膜层(5)可通过各膜层的移动实现任意部位的相互叠加。

2.根据权利要求1所述的复合变色材料体系，其特征在于，每个所述色膜层(1)上的色点(3)颜色一致，且色点(3)的面积大小沿色膜层(1)的可移动方向上呈渐变式分布。

3.根据权利要求1所述的复合变色材料体系，其特征在于，所述“彩虹”膜层(5)底部还设有用于调控颜色明暗程度的黑白膜层(6)，所述黑白膜层(6)是可移动的，所述黑白膜层(6)上印制有不同面积大小的黑色色点(31)，所述黑色色点(31)的面积大小沿黑白膜层(6)的可移动方向上呈渐变式分布。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的复合变色材料体系，其特征在于，所述复合变色材料体系还包括用于实现各膜层位置调节的膜层位置调节机构，所述膜层位置调节机构为设于所述各膜层两端的滚轴调节系统，每个膜层对应一套滚轴调节系统，所述滚轴调节系统包括两个滚筒(41)及带动所述滚筒(41)转动的驱动组件(42)，两个滚筒(41)分别位于膜层两端，且膜层的两端分别卷设于所述滚筒(41)上。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的复合变色材料体系，其特征在于，各膜层本体为对颜色没有影响的透明材料层，各膜层表面的颜色通过UV打印进行印制。

6.一种多膜层重叠成色的复合变色材料体系的颜色调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将具有不同颜色的多个色膜层(1)叠加成复合膜层(2)，再在复合膜层(2)底部叠加“彩虹”膜层(5)与黑白膜层(6)，其中，每个色膜层(1)上印制有面积大小不同的色点(3)，“彩虹”膜层(5)上印制有连续分布的“彩虹”色，黑白膜层(6)上印制有不同面积大小的黑色色点(31)，各膜层周边设有用于实现各膜层不同部位任意叠加的膜层位置调节机构；

(2)通过上述膜层位置调节机构调节各色膜层(1)的位置，使不同颜色、面积大小的色点(3)相互叠加呈现不同颜色，再通过膜层位置调节机构调节“彩虹”膜层(5)的位置增加颜色的斑驳效果，最后通过膜层位置调节机构调节黑白膜层(6)的位置改变颜色的明暗程度，即实现颜色调节。

7.根据权利要求6所述的颜色调节方法，其特征在于，每个所述色膜层(1)上的色点(3)颜色一致，且色点(3)的面积大小沿色膜层(1)的可移动方向上呈渐变式分布；所述黑白膜层(6)上印制的黑色色点(31)的面积大小沿黑白膜层(6)的可移动方向上呈渐变式分布。

8.根据权利要求6或7所述的颜色调节方法，其特征在于，所述膜层位置调节机构为设于所述各膜层两端的滚轴调节系统，每个膜层对应一套滚轴调节系统，所述滚轴调节系统包括两个滚筒(41)及带动所述滚筒(41)转动的驱动组件(42)，两个滚筒(41)分别位于膜层两端，且膜层的两端分别卷设于所述滚筒(41)上。

9.一种如权利要求3-5中任一项所述的复合变色材料体系的应用，其特征在于，将所述复合变色材料体系应用于服装、包装、建筑外墙或军事防伪领域。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，将所述复合变色材料体系应用于建筑外墙得到变色建筑外墙，所述变色建筑外墙包括外墙本体(101)，所述外墙本体(101)的外表面由外至内依次设有复合膜层(2)、“彩虹”膜层(5)与黑白膜层(6)，各膜层的上下两端设有膜层位置调节机构；将所述复合变色材料体系应用于包装领域得到变色包装盒，所述变色包装盒包括包装盒本体(102)，所述包装盒本体(102)的外表面由外至内依次设有复合膜层(2)、“彩虹”膜层(5)与黑白膜层(6)，各膜层的两端设有膜层位置调节机构。