[发明专利]一种动力学可调节的变色材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种自演化变色指示剂，及其制备和使用方法。其中所述自演化变色指示剂包含以下成分：a)金属纳米材料，b)水不溶性卤化银，c)还原剂，d)一种、两种或多种含卤素离子的阳离子型表面活性剂，e)水，以及，f)任选地，酸度调节剂。

技术领域

本发明涉及一种变色指示技术及相关材料，具体涉及一种用来指示易变质产品品质状态的自演化变色指示剂，及其制备和使用方法。

背景技术

食品和药品等易变质产品的安全问题一直是人们关注的焦点。为了避免此类产品由于微生物繁殖或有效成分的劣化而不宜食用或不能达到其应有的效果，通常通过标明保质期(或有效期等)来提示其处于质量合格阶段的时间期限。然而，此类保质期(或有效期等)通常是基于若干过于简化的因素(包括确定的温度、湿度、气氛、包装等)预估出来的，实际中常常由于储存条件改变，尤其是温度升高，而不能保证在标定期限内食品和药品的安全性。例如，需要低温冷藏保存的食品或药品，可能会由于产品在运输、储藏、销售过程中不可避免地经历升高的温度，而导致其在标定期限内即发生变质。因此，现阶段产品包装上所标示的保质期(或有效期)并不具有充分的可信度，而这一问题可能会对公众健康安全产生巨大威胁。

为了致力于解决这一问题，目前已研发出一些技术来真实记录产品所经历的温度历程，例如时间-温度指示剂(Time-Temperature Indicator,TTI)。一种主要类型的TTI是基于电子的数据记录器和射频识别芯片。它们可以跟踪并记录产品所经历的温度变化，但这些技术往往成本较高，且难以完全覆盖产品“从生产商到消费者”的整个过程，而且消费者很难直观读取其中所记录的信息。另一种类型的TTI基于物理化学反应，例如染料扩散，酶催化水解和聚合等。然而此类TTI常常由于其体积较大、颜色变化单一、动力学可调节范围差、成本高等限制了其使用。

由于现有的电子和化学TTI的局限性，需要研发出一种通用的、统一的、廉价的和简便易行的新型TTI，来追踪并记录每个单一产品的温度历程，并将涉及产品的品质状态的有关信息直接地呈现给消费者。

发明内容

本发明研发出一种新型TTI，其可用于跟踪、模拟、指示易变质产品的变质过程，以及冷链物流过程中温度随时间的累积效应。

本发明的自演化变色指示剂对二元金属纳米晶体的形状和组成的表面等离子共振极度灵敏，具有前所未有的大范围动力学可调节性，因而可以将易变质产品中的细菌生长或有效成分变质的动力学与之匹配，从而将产品品质变化对消费者可视化。

本发明采用的自演化变色指示剂具有颜色变化丰富、体积较小、成本低、无毒等优势。而且，其动力学可调节范围大且容易调节，可覆盖大多数易变质产品的变质动力学参数。

在一方面，本发明涉及一种自演化变色指示剂，其中包含以下成分：

a)金属纳米材料，

b)水不溶性卤化银，

c)还原剂，

d)一种、两种或多种含卤素离子的阳离子型表面活性剂，

e)水，以及，

f)任选地，酸度调节剂，

其中，

所述金属纳米材料在380nm至780nm的波长范围内有消光且单质银可在其表面外延生长，

所述卤素离子选自氯离子、溴离子和碘离子，

所述一种、两种或多种含卤素离子的阳离子型表面活性剂在指示剂中的浓度不小于0.01mM，并且

水不溶性卤化银选自氯化银、溴化银或碘化银。

在该方面的一个优选实施方案中，所述自演化变色指示剂还包含：