杨言昭，张璇，封伟，王玲

（天津大学 材料科学与工程学院，天津 300350）

在多彩的自然界中，除了有人们熟知的染料色外，还存在一类由周期性结构产生的物理结构色。目前，科学家在许多动物、植物和矿物中发现了这类特殊的颜色，例如蝴蝶翅膀、蛋白石、变色龙的皮肤、孔雀羽毛、甲虫的外壳和植物果实等[1-6]。通常将这类具有结构色的材料称为光子晶体，光子晶体由具有不同介电常数的材料周期性排列而成，它们能够阻止光以特定频率（波长或颜色）向特定方向传播，从而产生光子带隙，因此，光子晶体具有鲜明的结构色，其周期结构来源于可见光的选择性布拉格反射。光子晶体的颜色可以通过改变晶体的晶格间距来调节，从而改变反射波长。

文中总结了基于手性液晶的光子晶体材料在仿生变色液晶功能材料方面的应用，重点介绍了温度、光、湿度、机械力等多种外界刺激对手性液晶结构色的动态调控，最后总结了仿生液晶变色功能材料目前面临的挑战以及未来的发展方向。

1 基于手性液晶的光子晶体材料

2015 年，Teyssier 等[7]揭示了变色龙的皮肤变色机理，变色龙在感知周围环境之后能够改变皮肤颜色，以达到伪装的效果，研究发现，变色龙皮肤表面的鸟嘌呤光子纳米晶体的排列结构能够快速自适应调节（图1a—b）。自然界中还存在一种圆偏振结构色，例如甲虫（Chrysina gloriosa）的壳呈现亮绿色，并有选择性地反射左旋圆偏振光（图1c—e）[8]，在左旋圆偏振器或非偏振光下观察，这种甲虫的表面呈现出鲜艳的绿色。然而，当在右旋圆偏振镜下观察时，绿色大部分消失。受大自然中光子晶体的启发，研究者们利用不同的“软物质”材料制备了多种响应性光子晶体材料，不仅得到了亮丽的结构色，还能在外界刺激下调控其颜色[9-21]。

图1 自然界中的光子晶体结构Fig.1 Phtonic crystals in nature: a) chameleons in relaxed state [7]; b) chameleons in excited state [7];c) the circularly polarized structural color of the beetle (Chrysina Gloriosa) [8]; d) an artificial cholesteric polymer thin film (left) mimicking the natural exoskeleton of a beetle; e) Schematic representation of the molecular organization in the helical superstructure of the CLC phase [13]

液晶是一种将液体的流动性与晶体的有序性从分子到超分子和宏观层次有序结合起来的智能“软物质”材料，这种奇妙的物质状态在热力学上是稳定的（图2a）。将手性分子引入液晶中，导致液晶的镜面对称性被破坏，出现了许多手性液晶相，如胆甾相、蓝相、手性近晶相和扭曲晶界相等。其中，胆甾相液晶（Cholesteric liquid crystals）是一种一维光子晶体材料。在胆甾相液晶中，分子自组装成层状螺旋结构，层内分子沿一定方向平行排列，相邻两层之间的分子旋转一定的角度，形成了具有周期性的螺旋超结构，螺距（Pitch）为分子指向矢沿着螺旋轴旋转360°的长度，是表征胆甾相液晶的重要参数（图2b）。由于具有独特的周期性的螺旋超结构，胆甾相液晶可以选择性地反射与自身螺旋结构方向相同的圆偏振光（图2c）[22-33]。蓝相液晶（Blue phase liquid crystals）被认为是一种三维光子晶体材料，液晶分子自组装成双螺旋扭曲柱状结构，并在三维空间堆积成立方晶型（图2d）。与胆甾相液晶相比，蓝相液晶的结构更为复杂，但是也有许多优势，比如液晶分子不需要取向、蓝相液晶的光子带隙较窄、反射出的颜色更加明亮等[34-38]。

图2 手性液晶示意图Fig.2 Schematic of chiral liquid crystals: a) schematic of molecular arrangement of crystals, liquid crystals and liquid; b) schematic of molecular arrangement of CLC;c) reflection spectrum of chiral LC; d) schematic of molecular arrangement of BPLC

近年来，随着液晶材料体系的不断发展，胆甾相液晶和蓝相液晶可以被制备成不同的形态，如封装在液晶盒中的液晶[39]、液晶微球[40-42]、液晶聚合物薄膜[43]、液晶纤维[44]、液晶聚合物涂层[45]、液晶弹性体[46]等。基于丰富的液晶形态，仿生液晶变色功能材料的研究也取得了许多重要进展。这里主要介绍近年来具有刺激响应特性的仿生液晶变色功能材料的研究进展及其发展现状，重点介绍温度、光、湿度、机械力等多种外界刺激对手性液晶结构色的动态调控，进一步讨论仿生液晶变色功能材料的潜在应用，总结目前面临的挑战及未来的发展方向。

2 液晶变色功能材料

2.1 温度响应变色液晶

温度响应变色液晶可以通过很多种液晶材料体系来实现，例如可以是小分子液晶、聚合物分散液晶、聚合物稳定液晶或液晶聚合物组成的手性液晶材料等。这些温度敏感的手性液晶材料可以被制成不同形式的光学器件，包括封装在液晶盒中的液晶显示器、涂层结构、可自支撑的薄膜、微米级球形结构和三维结构等[47-51]。温度响应变色手性液晶在温度传感器、节能智能窗户、智能标签、智能伪装、结构色驱动器等领域都具有重要应用前景。

受变色龙皮肤变色功能的启发，Kim 等[52]将热致变色液晶层与纵向堆叠多层银纳米线网络加热器集成在一起，制成了人造变色龙皮肤，从而通过加热器诱发的温度分布叠加克服了传统横向像素化的局限性。热致变色液晶层、纵向堆叠有图案多层银纳米线加热器和多层人造变色龙皮肤的结构如图3a—b 所示。将人造变色龙皮肤应用于软体机器人，并结合颜色传感器和反馈控制系统，使得这种自适应人造伪装技术能够检测到背景环境的颜色，并令变色龙软体机器人的颜色与背景颜色实现实时匹配（图3c）。

图3 仿生变色龙[52]:Fig.3 Bioinspired chameleon robots [52]: a) a multi-layered chameleon skin with vertically stacked with patterned heating layers; b) the schematic diagram of multi-layer chameleon skin;c) chameleon robot's color-changing stealth according to the background color.

章鱼通过色素细胞的伸长或收缩来实现伪装功能，受此启发，Yang 等[53]通过3D 打印的方法将扁平胆甾相液晶液滴分散在聚合物基质中，模仿章鱼色素细胞的作用，利用周期性螺旋结构实现选择性反射结构色。该仿生系统的颜色可以通过改变手性掺杂剂的浓度或温度引起的螺旋螺距变化来调节（图4a）。当平板状液晶液滴被加热到各向同性态时，不透明和有色的仿生系统变得透明，呈无色状态（图4b）。同时，各向同性液晶液滴趋于球形，导致薄膜平面的体积收缩和垂直方向的体积膨胀。内部应变与平板各向同性液晶液滴的梯度分布相结合，导致相应的形状变换。在加热过程中，该仿生系统的颜色从有色到无色逐渐变化，可用于温敏性的防伪标签（图4c）。这种利用温敏性胆甾相液晶液滴制备的仿生章鱼为功能材料和智能伪装器件的设计提供了新思路。

图4 温度响应胆甾相液晶[53]Fig.4 Temperature-responsive CLCs [53]: a) spherical-CLC-dropletwith an octopus shape;b) the opaque, colored octopus becomes invisible by changing its color and shape in response to the environment; c) upon heating the octopus and eagle pattern, the helical pitch of CLCs gradually increases, showing the corresponding changes in color

随温度变色的蓝相液晶可以通过在液晶体系中掺杂温敏性手性分子来实现。Hur 等[54]将一种温敏型的香蕉形液晶分子与传统的棒状液晶、手性掺杂剂混合，成功制备了温域较宽的蓝相液晶材料，其反射波长随温度的降低会发生红移，且可逆移动范围达150 nm（图5a—b）。通过向体系中引入有机激光染料，研究者发现，当利用特定波长的脉冲激光进行激发时，在蓝相液晶的光子禁带边缘产生了激光发射，并且可以通过改变样品的温度来控制激光发射波长（图5c）。该研究证明，利用温度响应蓝相液晶有望制备可调谐液晶蓝相激光器，对蓝相液晶在光电领域的应用具有重要的指导意义。

图5 温度响应蓝相液晶[54]Fig.5 Temperature-responsive BPLCs [54]: a) POM images of temperature responsive BPLC in cooling process; b) reflection spectra in different temperature;c) laser emission of the BPLC sample

总的来说，温度响应变色液晶实现的方式主要有2 种：在液晶体系中添加温敏性手性化合物，手性化合物的螺旋扭曲力会随温度的变化而变化，从而导致液晶的螺距发生变化；通过温度使材料发生形变，从而使液晶的螺距发生变化。人们往往对视觉的变化比对温度的变化更加敏感，而温度响应变色液晶材料可以将温度信号转换为颜色信号，因此在生活的许多方面都有着巨大的应用潜力。

2.2 光响应变色液晶

近年来，通过偶氮苯类手性分子制备光响应变色液晶的研究不断发展。由于偶氮苯分子的反式异构体为棒状结构，许多液晶分子中的刚性结构也是棒状的，因此通常偶氮苯分子能与液晶分子溶在一起。偶氮苯的顺式异构体为弯曲状结构，当发生顺反异构化时，偶氮苯由棒状结构转变为弯曲状结构，分子微观形状产生了巨大变化，因而导致胆甾相液晶的螺距发生变化。值得一提的是，用不同波长的光照射偶氮苯分子能够实现2 种异构体的可逆转变，因此，偶氮苯类手性分子被广泛应用于制备光响应变色液晶材料[55-56]。

Qin 等[57]制备出一种基于偶氮苯的三稳态光响应手性分子，如图6a 所示。该分子的联萘手性中心上连接了2 种不同的偶氮苯基团。由于该手性分子含有2组对称的偶氮苯单元，在不同波长光照下其空间结构会发生明显的变化。手性分子在初始状态下的空间构象为伸展的X 型；在365 nm 紫外光照射下，所有偶氮苯均会发生反式-顺式异构化，空间构象变为锯齿型；在530 nm 绿光照射下，氟取代偶氮苯发生反式–顺式异构化，普通偶氮苯发生顺式–反式的异构化，此时手性分子呈现折叠的W 形；在470 nm 蓝光照射下，最终回复至初始构型（图6a）。不同波长的光照能产生不同的分子构型，因此可以分段调控胆甾相液晶的反射波长。如图6b 所示，在530 和470 nm 光照射下，能够实现对胆甾相液晶蓝、绿和红等3 种反射颜色的精确调控。作者结合不同图案的掩膜板，使365 nm 紫外光照射区域的反射颜色进一步红移至近红外波段，最终得到具有黑色背景的彩色“麻将”图案（图6c）。

图6 光响应胆甾相液晶[57]Fig.6 Photo-responsive CLCs [57]: a) schematic illustration showing the molecular structures of three configurations of the tristable chiral switch; b) schematic representation showing the piecewise control of self-organized helical superstructures in the CLC; c) patterns of Chinese mahjong with the black background

Lin 等[58]设计合成了一种手性偶氮苯分子开关，并将其引入蓝相液晶体系，利用紫外光照诱导偶氮苯基团发生光异构化，使手性分子开关的螺旋扭曲力发生变化，从而实现了蓝相液晶的反射波长在整个可见光波段的动态调控（图7a）。当用408 nm 光照射时，蓝相液晶的反射颜色在15 s 内即可变为红色，并且用532 nm 光照射可以实现相反的过程（图7b）。Kossel衍射技术表明初始的蓝色反射源自BP Ⅱ(100)晶格，而黄色和红色反射源自BP Ⅰ(110)晶格（图7c）。该成果对于开发定制能够应用于全光器件的光响应手性分子开关具有重要意义。

图7 光响应蓝相液晶[58]Fig.7 Photo-responsive BPLCs [58]: a) light-induced phase transition of BPLC; b) POM images of BPLC under 408 nm light irradiation; c) corresponding Kossel patterns

除了偶氮苯类手性分子，其他可用于调控手性液晶螺距的光响应基团包括二芳基乙烯类分子[59]、螺吡喃类分子[60]、具有螺旋分子构型的双键烯烃分子（又称分子马达）[61]和乙烯腈类分子[62]等。Li 等[63]设计并制备了光致异构化的乙烯腈类手性分子，实现了胆甾相液晶反射波长在可见光及近红外区域的大范围可逆动态调控。值得一提的是，该手性分子在光照下其荧光强度也会发生变化。Li 等[63]利用这种手性分子制备了一种兼具荧光显示和反射显示的透明显示板（图8）。胆甾相液晶反射波长在450 nm 蓝光照射下，迅速红移至近红外波段，在365 nm 紫外光照射下可回复到起始状态。Li 等经研究还发现，在450 nm 蓝光照射下，该手性分子的荧光强度逐渐降低，而在365 nm 紫外光照射下荧光强度又回复到初始值。由此可见，结合掩膜板可用 365 nm 和450 nm 的光分别实现信息的“写入”和局部或者全部的“擦除”。

图8 光响应液晶器件[63]Fig.8 Photo-responsive LC devices[63]: a) light writing and erasing in a LC device;b) the LC device displays reflection and fluorescence information under white light and blue LED light respectively

光响应变色液晶的刺激光源通常在紫外区或可见光区，将上转换纳米材料和分子光开关引入液晶光子晶体中，可以将激励光源拓展到近红外区，近红外光响应液晶材料在诸多领域都具有重要的应用前景。Wang 等[64]设计并制备了掺杂上转换纳米粒子和偶氮苯分子的近红外光响应变色胆甾相液晶材料。Wang等研究还发现，上转换纳米粒子可以将低功率980 nm近红外光转变为430～470 nm 波段的蓝光，将高功率980 nm 近红外光转变为320～380 nm 波段的紫外光。值得一提的是，这2 个波段的光分别对应偶氮苯的可逆顺反异构化激发波长。基于此，Wang 等简单地通过调节980 nm 近红外光的功率，即可实现对胆甾相液晶反射波长的可逆调控（图9）。最近，Wang 等[65]进一步合成了一种可被808 nm近红外光激发的上转换纳米粒子，并将其掺入含有手性偶氮苯分子光开关的蓝相液晶主体中，通过调控近红外激发光的功率密度，成功实现了蓝相液晶反射波长的光响应可逆调控。

图9 掺杂上转换纳米粒子的光响应液晶[64]Fig.9 Photo-responsive LCs doped with UCNPs [64]: a) chemical structure of chiral molecules;b) schematic of the UCNPs; c) schematic mechanism of reversibly tuning of CLC with chiral switch and UCNPs upon irradiation of NIR laser at different power densities

总之，在手性液晶体系中引入光致异构化的分子，分子异构化的过程会使手性液晶的螺距增大或减小，从而导致液晶材料的光致变色。虽然分子异构化的过程往往只有2 种状态，但是可以通过光照时间来调节分子的异构化程度，从而实现液晶颜色的连续光调控。相较于其他刺激源，光具有远程操控的优势。此外，光响应变色液晶还具有变色速度快、光源易掌控、变色目标区域精准等优势。随着对光致异构化分子研究的不断深入，光响应变色液晶材料将会进一步发展。

2.3 湿度响应变色液晶

含氢键的胆甾相液晶聚合物网络在氢键被氢氧化钾溶液处理后，能够从环境中吸收水分，使聚合物网络发生膨胀，使得液晶胆甾相的螺距变大，反射波长发生红移，从而实现湿度响应变色功能。基于上述原理，荷兰埃因霍温理工大学的Schenning 等[66-68]制备了一系列湿度响应变色的胆甾相液晶聚合物涂层。他们还利用钙离子锁住被打开的氢键，实现了在胆甾相液晶涂层上的多色图案加密[69]。如图10a 所示，在除去小分子液晶和使用1 mol/L KOH 溶液对聚合物涂层进行处理后，使用喷墨打印的方法将钙离子水溶液喷在聚合物涂层上，从而制备了完全伪装的图案。用二价钙离子取代一价钾离子，重新建立了2 个羧酸盐阴离子之间的连接网络，聚合物涂层在钙离子水溶液处理过的区域遇水溶胀的过程被抑制，在吸湿或沾水后出现了多色图案。如图10b 所示，喷墨打印的彩色花朵图案在潮湿状态下出现，但在干燥状态下图案消失，能够形成伪装的多色图像。这种湿度响应的胆甾相液晶聚合物涂层可用于美学装饰、数据加密和防伪标签等。

图10 湿度响应胆甾相液晶Fig.10 Humidity-reponsive CLCs [69]: a) schematic of humidity-responsive CLC; b) image of an inkjet-printed full color flower pattern

类似地，Yang 等[70]利用蓝相液晶结构制备了液晶聚合物涂层，他们将蓝相液晶聚合物网络通过硅烷偶联剂共价连接在基底上，再用KOH 溶液处理聚合物网络，就得到了湿度响应变色的液晶聚合物涂层。将该涂层置于不同湿度的环境中，最初的绿色涂层会发生不同程度的水分子吸收，导致蓝相液晶聚合物网络产生不同程度的膨胀，涂层最终呈现出光子带隙红移（图11a）。用水作为“墨水”，可以在液晶涂层上打印字母、蝴蝶和风车等图案，水蒸发后图案消失（图11b）。另外，以PDMS（聚二甲基硅氧烷）为基底，可以得到柔性的液晶聚合物涂层，该柔性液晶涂层可以呈现类似于自然界中甲虫皮肤的湿度变色特性（图11c）。

图11 湿度响应蓝相液晶Fig.11 Humidity-reponsive BPLCs [70]: a) BPLC polymer coating shows different colors under different humidity conditions; b) photographs of a humidity-driven color-changing BPLC polymer coating; c) BPLC polymer coating is used as a smart camouflage "skin" of an artificial beetle

目前，湿度响应变色液晶的实现方式主要通过构建吸湿性的液晶聚合物网络，无论是胆甾相液晶聚合物网络，还是蓝相液晶聚合物网络，在网络吸收水分后会发生膨胀，从而导致液晶的螺距发生改变。变色液晶材料的超灵敏新型湿度响应机制研究是当前国内外关注的焦点。

2.4 力响应变色液晶

将胆甾相液晶聚合成弹性体，就会得到一种非常有趣的材料——胆甾相液晶弹性体，它结合了胆甾相的光学特性和弹性体的拉伸性[71-73]。由于胆甾相液晶的螺旋结构与弹性网络之间的耦合，机械变形会改变胆甾相液晶弹性体的反射颜色，因此垂直于拉伸轴的螺距会连续地向更短的波长调谐。

2020 年，Kizhakidathazhath 等[74]采用各向异性挥发法制备了胆甾相液晶弹性体，他们将胆甾相液晶弹性体的预聚物溶解在甲苯中，然后倒在表面皿中。结果表明，随着溶剂的缓慢挥发，预聚物不仅会慢慢聚合成弹性体，液晶分子也会沿着溶剂挥发的方向取向。由于手性分子的存在，形成了胆甾相螺旋结构，当溶剂完全挥发后再进行第2 步光聚合，最终得到胆甾相液晶弹性体。

为了赋予胆甾相液晶弹性体形状可编程性能和自修复性能，Ma 等[46]将动态共价硼酸酯键引入主链型胆甾相液晶弹性体中，成功开发了一种兼具力致变色、形状可编程和室温自修复特性的胆甾相液晶弹性体。首先通过各向异性挥发法制备了一种含有硼酸酯键的主链型胆甾相液晶弹性体，它在机械力作用下发生了快速且可逆的形状和颜色变化（图12a），胆甾相液晶弹性体的结构色可在可见光谱范围内进行动态调节，并且呈现独特的圆偏振反射特性。进一步利用硼氧键的可逆热交换性能，将胆甾相液晶弹性体编程为不同颜色和形状，编程后的胆甾相液晶弹性体能够在各向同性态温度以上收缩，并提拉自身30 倍的重量（图12b）。值得注意的是，利用热激活硼氧键交换的特性，还可以将单个光子驱动器重新编程为其他颜色和3D 形状。另外，作者发现具有较高硼氧键含量的胆甾相液晶弹性体薄膜能够表现出优异的自修复性能。如图12c 所示，将薄膜切成2 个部分，在损伤界面滴加水后于室温下放置24 h，样品自愈，可拉伸到原始长度的180%，并能承受自身1 000 倍的重量。这项研究提供了一种简单和通用的方法制备兼具力致变色、4D（颜色和3D）可编程和高效自修复特性的胆甾相液晶弹性体，有望为开发基于“智能”软物质材料的仿生变色伪装材料、自适应光学系统和软体机器人等技术的发展开辟新的道路。

图12 力响应胆甾相液晶Fig.12 Mechanical-responsive CLCs [46]: a) mechanochromic property of the CLCE; b) images of the programmed CLCE film lifting up a load, 300 times greater than its own weight; c) self-healing property of the CLCE

胆甾相液晶弹性体的力致变色具有快速和可逆的特点，在仿生变色伪装中具有重要的应用潜力。Kim 等[75]利用胆甾相液晶弹性体制备了一种气动变色装置，在仿生变色伪装领域具有重要的应用潜力。如图13a 所示，这种像素化气动变色平台由进气通道的基座、支撑层和主链型胆甾相液晶弹性体薄膜组成，通气后胆甾相液晶弹性体会发生向上弯曲的膨胀，因此可以通过控制气压来调节胆甾相液晶弹性体的颜色。另外，可以通过控制圆形图案的面积，获得像素化结构色。图13b 展示了胆甾相液晶弹性体薄膜的颜色与周期性色彩图案相匹配实现的伪装，图13c展示了像素化气动变色平台在不同颜色的不规则点背景中的伪装。

图13 基于胆甾相液晶的变色伪装装置Fig.13 Camouflage device based on CLC elastomers [75]: a) schematic diagram of the pixelated structural coloration platform; b) demonstration of camouflages to match a background with periodic color patterns; c) camouflages in a background with irregular dots of different colors

值得一提的是，三维蓝相液晶聚合物或弹性体也可实现力致变色。Castles 等[76]将质量分数为30%的可聚合液晶单体加入非反应性液晶主体中，利用紫外光诱导原位光聚合制备了可拉伸的自支撑蓝相薄膜（图14a），其长度在外界拉力作用下可伸长至初始状态的1.5～2 倍。同时其蓝相光子带隙随形变的增大会发生明显的蓝移（图14b）。由于拉伸过程使薄膜横向伸长，蓝相立方晶格沿拉伸方向发生了畸变。假设材料的体积不变，则薄膜厚度减小，沿观察方向有效光子晶格呈周期性下降，晶格常数随之改变（图14c）。研究者还发现，该薄膜在拉伸过程中会展现出应力诱导双折射现象，并且对形变后的凝胶施加电场，还产生了非同寻常的Pockels 电光效应，即折射率变化与电场强度呈线性相关。该研究为发展低压电光器件带来了新的契机。

图14 力响应蓝相液晶Fig.14 Mechanical-responsive BP LCs [76]:a)blue, greenand red colored BPLC films; b) the color of the BPLC film blue-shifted upon stretching; c) lattice deformation of BPⅠupon stretching

总之，力响应变色液晶材料是基于具有结构色液晶弹性体网络实现的，在通过外力拉伸液晶弹性体的过程中，材料的厚度会变小，螺距会变小，从而导致液晶材料变色。由于力致变色液晶材料具有独特的变色性能，近年来受到研究人员的广泛关注，在传感、检测、伪装等领域有巨大的应用潜力。

3 结语

仿生液晶变色功能材料因其独特的光、热、力、电等性质受到了研究者们的广泛关注。手性液晶的分子自发扭曲形成周期性螺旋超结构，并产生结构色，可通过不同的外场刺激进行动态调控。温度响应变色的液晶可以由很多种液晶材料体系来实现，这些温度敏感的液晶材料可以被制成不同形式的光学器件，温度响应变色的液晶装置也可以用于温度传感器、节能智能窗户、智能标签、智能伪装、驱动器等。在胆甾相液晶中掺杂光响应分子开关是目前制备光响应胆甾相液晶较为理想的方法，现有的光响应分子包括偶氮苯类分子、二芳基乙烯类分子、螺吡喃类分子、具有螺旋分子构型的双键烯烃分子（又称分子马达）和乙烯腈类分子等。湿度响应变色的液晶材料可通过构筑含氢键的胆甾相液晶聚合物网络来实现。力致变色液晶可以通过构筑手性液晶弹性体来实现，手性液晶弹性体结合了手性液晶的光学特性和弹性体的拉伸性，具有广阔的应用潜力。

经过100 多年的研究，目前液晶材料仍然是研究热点，仿生液晶变色功能材料是其中一个发展较快的重要研究领域, 为自下而上（Bottom-up）大面积制备动态可控的仿生光子晶体提供了全新思路。尽管已经取得了诸多进展，目前仍迫切需要开发功能丰富的手性液晶材料，满足日益增长的多学科领域交叉的需求。

目前，在仿生功能设计上变色材料的功能大部分只能实现被动的刺激响应变色，对于仿生功能而言，智能变色或自适应变色才是未来的发展方向。在制备方法上，用墨水直写的3D 打印方式制备胆甾相液晶弹性体，大大缩短了材料的制备时间，并且有望应用于制备大面积的反射圆偏振光材料。在材料结构上，液晶聚合物微球和液晶纤维等新型结构展现出许多独特的性能，目前仍处于研究的起步阶段。

未来，基于蓝相液晶的手性液晶体系仍有待探索，巧妙结合金纳米棒、碳纳米管、石墨烯、MXene、液态金属等功能材料，通过协同作用提高变色液晶的性能也将成为活跃的研究领域。此外，基于纤维素纳米晶体的手性光子液晶薄膜也受到越来越多的关注，纤维素具有良好的生物相容性，但是纤维素液晶膜的强度和响应速度远未达到理想状态。随着新材料技术的不断发展，液晶变色功能材料与多学科领域交叉，将为基础科学和新兴应用（如仿生学、动态光子学、纳米技术、多功能打印和可穿戴设备等）的发展带来新的机遇。