韩国首尔街头出现了一种神奇涂鸦，在下雨的时候才会出现。这是什么一种材料？ 我只知道文章提到了 hydrochromatic 这个材料的名字。 土豆泥，一个爱吃土豆泥的KOP，对了还有燕麦牛奶 诗意的画面——你若下雨，便是涂鸦 其实，Hydrochromatic 并不是材料的名字，这个词的意思是指感湿特性的意思。 Hydrochromatic Materials 是指一类能够感应周围湿度和温度变化的类传感器复合材料 首尔街头的感湿涂鸦应该是属于其中的一种叫做“Hydrochromic Ink”——感湿油墨 简单介绍一下这个感湿油墨材料： 事情还得从聚乙二炔（Polydiacetylenes）这个小块头说起，话说聚乙二炔（简称 PDAs）这小子还是有点能耐，它是由许多单体丁二炔聚合而成，一不注意能引起你的密集恐惧症呢： 由许多小光棍一层一层堆积而成的它，十分傲娇：它的这种超分子结构限制了主链骨干的移动性，同时又允许大量而又有效的 p- 轨道的重叠——用不扯犊子的话说就是，团聚了的PDAs 能吸收最大 650nm 的波长也就是蓝光。当暴露在适当的溶剂中时，这种团聚的蓝色的超分子会立即（30us）分裂为单个的PDAs，从而导致侧链变得十分灵活可以自由旋转，于是蓝色→黄色的颜色转换反应随之产生。 然而，一个韩国哥们闲的无聊，觉得不爽，他不整容反而整起分子来。他把二十五烷二炔酸（10,12-pentacosadiynoic acid，简称 PCDA）与氢氧化铯（CsOH）的四氢呋喃（THF）溶液混合常温搅拌了一个小时，于是就……对了，忘了说，这个哥们叫做 Joosub Lee。 于是就出现了一种黏黏的胶体，他把这个叫做 PCDA-Cs，这还没有完，他把 PCDA-Cs 塞进传统的喷墨打印机中打到聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）这种基底上，然后玩一玩发现： 先用紫外光照射 10 秒，变蓝了，然后喷些水上去以后，变红了。 然后，他用带水的圆珠笔在这种基质上写了“PDA”这几个字： 字体肯定变红了，但是他再一加热，果然消色了，回温后字体又粗线了。这种特性叫做“hydrochromism”——色热差。 细心观察后他发现： 从上图 d 可以看到，红度的高速增加集中在从接触的 10 微秒到最高值的 40 微秒，也就是说 PDA 与水性介质的反应时间只要 40-10=30 微秒，这是很快的反应机制了。 并且，他还看到，要展示出这种色热差性（hydrochromism），掺入的铯（Cs）摩尔数必须要超过或者等于 0.8mol。 通过 emission 光谱实验，他的 idea 得到了验证： 红光的波长范围：620nm--760nm 正好对应波峰的位置。 然而，他没有研究出这种触水颜色反应的机理，于是他继续探究： 通过扫描电子显微镜（SEM）的观察，他看到加水前的聚集体向接触水后的松散的片状物方向发展，粉末衍射谱图（XRD）的的好几个超晶格衍射峰的出现也验证了他的想法： 他的推测是，在 PDCA-Cs 这种团聚物发生水合反应时，原来一层一层的片状小分子之间又插入了水分子，使得层间距加大了，而这种由于水促原理（water-promoted）加大的层间距直接导致原来码的立立整整的 p- 轨道发生了部分扭曲，所以导致了蓝变红的反应发生： 这还没完，他又开始了一下部计划：既然铯元素可以，辣么锂、钠、钾和铷这些第一主族的小哥们呢？ 他一试，亚麻跌，真不行。 为毛不行？ The results of contact angle measurements show that the hydrochromism of the polymer film is governed by the size of the counter cation in the PDA complex. 跟原子尺寸有关，太小了，搞不动。 然而，这件事深深的伤害到了他，于是他决定火力全开：他对炔烃碳上的取代基动手动脚： 你们也看到了，TCDA（10,12-tricosadiynoic acid，二十三碳二炔酸）比 PCDA（二十五碳二炔酸）在炔烃碳上的取代基少了两个碳，而 HCDA 在另一个炔烃碳上的取代羧基上比 TCDA 少了两个碳。然后他把这些超分子基团跟钾和铷这些元素组装，发现： 图中 RH 表示 Relative humidity / %，即相对湿度 同一种前置组装元素下，碳链越短，湿度灵敏度反而越高，而同一碳链长度下，组装元素原子半径越大，湿度灵敏度越高。 他找到，TCDA-Cs 这种材料的湿度反应区间最小。PCDA-Cs 的湿度灵敏度虽然不如 TCDA-Cs，但是它的红色强度很高，属于优化材质。 于是 Joosub Lee 小哥们把它用在了指纹标记和识别上，下图密集恐惧症者慎入： 跳回主题，只要选好材质和其对应的湿度范围，当然可以出现如下景观： 其实，这个不是只有一种材料，之前报道过的 Neverwet 喷雾，也有这种效果： ~据悉，NeverWet 防水喷雾单瓶售价 20 美元。我等屌丝还是可以用这种方式在女生宿舍楼下来一场雨天浪漫表白的。 另外，咱们自己也有这种专利，而且做的也不必韩国人差哦： 查看知乎原文
