皮肤表面温度是一项基础生理变量，也是局部热状态变化的敏感代理指标。从体温追踪到热报警，可穿戴形态的连续监测需求持续增长。近年柔性传感器的发展表明，这类平台不仅要在弯折与拉伸下可靠工作——皮肤是曲面、可形变、且随日常动作不断被牵动——还需要轻质、共形贴合、免去笨重封装，否则温度信息只能停留在台架条件下被采集，难以在真实场景中被读取与解读。
然而大量可穿戴测温器件仍沿用电阻式或阻抗式电学读出，依托导电水凝胶或离子凝胶。它们能给出定量信号，却依然离不开信号采集电子学，以及电极、互连与读取硬件的细致集成；即便敏感层本身柔软可拉伸，系统层面仍要接入电传输模块、数据采集单元、电源与显示界面。这套集成要求会抬高封装与接口的门槛，使低剖面、一次性、可抛弃的实施方案变得困难，也不契合"现场即时、人眼可读"的分诊或野外场景。由此引出一类互补路径：把温度引起的材料变化直接转成视觉可读信息，不需要电功率、信号调理电路或专用读出电子学。
热致变色材料正是这一范式的直接入口——温度转为光学响应，可即时读取，在快速分诊与热报警中尤其有价值：那里"即时的共同解读"比连续数值记录更重要。微胶囊化被广泛用于把热致变色组分引入油墨与薄膜，同时保持视觉功能性。但仅有"能看得见变色"并不足以支撑实用：真正决定可用性的，是温致色变能否被准确标定与清晰区分，以及材料与目标制造工艺、器件形态是否匹配——色对比度不足会削弱不同温度态的辨识，工艺与器件不兼容则直接阻断落地。
当视觉读出需要被空间结构化、而非停留于平面薄膜时，约束会进一步收紧。增材制造为把几何复杂度与空间编程功能引入这类响应材料提供了可行途径：已有研究报道了可编程温致颜色与形变的墨水直写热致变色复合物，也把挤出打印的热致变色点阵膜用于皮肤贴附式发热检测；与此并行，光学特性在近体温处切换的热响应水凝胶被开发用于皮肤贴附传感。更一般地，3D 打印已被越来越多地用于水凝胶柔性传感器，因为它能实现常规模塑或浇铸难以获得的定制几何与空间控制，挤出打印壳聚糖水凝胶的可行性亦已得到验证。
问题在于，这些路线各自只解决了需求的一部分，而未被合并：已实现的热致变色打印结构多为热塑性或树脂基，力学上更刚、含水率低；具备光学切换能力的热响应水凝胶多以薄膜或块体形式制备，而非自由成型的打印架构；而已发展的打印壳聚糖水凝胶主要面向结构或支架用途，并不带热致变色功能。换言之，既有工作尚未真正回应一种组合式的制造要求——一种经挤出打印、富水、同时集成被动热致变色功能、并在多层构建中保持足够尺寸稳定性的壳聚糖水凝胶。
对挤出式水凝胶打印而言，材料属性、挤出条件与挤出后固化三者无法彼此独立地看待。墨水的流动行为决定其能否顺利通过喷嘴；喷嘴尺寸、挤出速率与打印速度决定沉积材料的量与几何；而挤出之后，必须足够快地稳定化，才能限制尺寸变化并承载后续层。相关综述反复指出，打印柔性器件的性能不仅取决于敏感材料本身，还取决于其流动行为、沉积后的结构保持，以及材料体系与所选打印方式的兼容性。这一耦合对壳聚糖基热致变色墨水尤为关键：凝胶化延迟会导致丝材膨胀、几何保真度丢失，多层沉积时更会出现坍塌或变形。
更值得注意的是，这些过程性变化并不局限于几何本身。丝径与层间接触决定有效光程，也决定发色所覆盖的面积，因此打印条件的波动会顺着结构传导到最终比色响应的一致性与可读性。于是，合理的材料—工艺策略必须同时做到三件事：可控的挤出、沉积后的快速稳定，以及在引入热致变色颜料之后仍被保留下来的温致光学功能。
本研究提出的正是这样一套一体化的材料—工艺策略，用于增材制造可提供被动、无电池视觉温度读出的热致变色壳聚糖水凝胶指示器。其具体目标是开发并评估一种温控凝固浴辅助的挤出打印策略：既支持稳定的多层制造，又保持热致变色功能。作者搭建了注射泵驱动的挤出式墨水直写平台，并与温控凝固浴耦合——沉积的丝材在落点处以原位快速凝胶化被稳定下来，而不是依赖沉积后干燥或额外交联。这种即时稳定限制了丝材膨胀、保住了打印几何，进而使可复现的多层沉积与单一结构内的层分辨比色读出成为可能；由于读出完全光学化，所得指示器无需电学转换、信号调理电路或电源即可报告温度。
为达成上述目标，研究系统展开三个方面：其一，评估喷嘴规格、打印速度与流量对打印丝径与结构保真度的影响；其二，考察凝固浴温度与壳聚糖浓度对打印水凝胶拉伸行为的作用；其三，对两种热致变色颜料配方的温致比色响应在 CIE L*a*b* 色彩空间中做定量刻画，并集成为多层架构；最后以多层结构演示单一 3D 物体内的位置相关比色响应，支撑该平台作为被动视觉热指示手段的潜力。
三种颜料之所以被选中，在于其标称激活温度（28、33、38 ℃）在关注的中温区间内形成相互重叠的变色过渡，从而为"逐级色态"提供基础。
配方沿用既有报道并做适配。碱性溶剂由 LiOH、尿素、KOH 与去离子水按质量比 5 : 8 : 7 : 80.5 配成；壳聚糖粉末以 3.5、4.0、4.5 wt% 三个浓度加入该碱性溶剂，室温持续搅拌至获得均一混合液。除特别说明外，全研究以 4.0 wt% 配方为默认组成。
溶解步骤的关键是冻融循环，而非单纯搅拌：所得墨水在 −19 ~ −15 ℃ 下冷冻 6 h 至完全冻结，随后在室温下解冻至完全融化，该循环重复两次。此举意在打断壳聚糖链间阻碍室温溶解的既有氢键网络，并与碱性溶剂形成新的氢键复合物。两次循环是经实验确定的折中——单次循环偶有溶解不完全与微观团聚，而多于两次则对墨水均一性或可打印性再无改进，只增加总处理时间。所有墨水在使用前新鲜配制。
在已制备的壳聚糖水凝胶墨水中掺入热致变色微胶囊颜料，即以 20 g 壳聚糖墨水为基料配制两种配方：
| 配方 | 蓝（28 ℃）/g | 黄（33 ℃）/g | 红（38 ℃）/g | 设计意图 |
|---|---|---|---|---|
| 配方 1 | 0.04 | 0.08 | 0.04 | 初始组成，作为基线色变序列 |
| 配方 2 | 0.25 | 2.50 | 0.25 | 大幅提高 33 ℃ 黄颜料占比，放大中温段色差 |
配方 1 用作初始组成；配方 2 调整了颜料分数，尤其提高了 33 ℃ 激活黄颜料的占比，以在中温区间获得视觉上更易分辨的颜色变化。配料后在室温充分搅拌至均一，随后真空处理以除去气泡。为保证墨水一致性，每一批均施加相同的混合、均质与脱气流程，并以新鲜配制的墨水用于后续打印实验。
实验以商用熔丝式 3D 打印机（Ender-3 Neo，Creality，深圳）为基础改造为水凝胶打印平台。原挤出系统被替换为注射泵（NE-300 Just Infusion™，New Era Pump Systems，Farmingdale, NY, USA），以便精确控制排出速率，从而用热致变色水凝胶墨水替代丝材。
构建了完全密封的流路与喷嘴系统：10 mL 鲁尔锁塑料注射器、管路、注射器鲁尔接头、管路鲁尔接头与工业级鲁尔塑料针头。使用多种规格针头，包括 19G、21G、23G，内径分别为 0.65、0.51、0.33 mm。该配置可在挤出过程中稳定、均匀地控制排出流量，不发生粘性流体泄漏或压力损失。原打印头与罩体被移除，以便将新配置的喷嘴系统安装到打印机上；随后设计并制作了新打印头，以熔融沉积成型 3D 打印机（P1S，Bambu Lab，深圳）打印成型并用螺钉固定。为便于拆卸与稳定固定——尤其是在更换不同粘度水凝胶墨水、更换针头规格与清理堵塞针头时——喷嘴以螺栓与螺母固定于打印头。
以同样方式配置了多喷嘴方案以支持多材料打印：该配置包含两套喷嘴组件与两台注射泵。打印头可在单喷嘴或多喷嘴模式下运行，用于在一次打印序列中实现不同水凝胶墨水的空间分辨沉积；每个喷嘴独立连接其对应的注射泵，无需手动更换即可快速切换材料。内置 Z 轴传感器持续监测并调整打印高度，以保持层厚一致、减少塌陷相关缺陷，从而改善层间对齐与打印—打印之间的可复现性。
要按设计精确堆叠水凝胶，必须有恰当的原位凝胶化；挤出瞬间的即时凝胶化对防止整体形状坍塌、稳固承载后续层从而形成稳定打印结构至关重要。因此本研究配置了水下打印系统：水凝胶被直接挤入加热的凝固浴中，以诱导即时原位凝胶化并支撑结构成形。
为评价洗涤对残留碱的去除效果，在三个阶段测量浸泡水的 pH：每件样品（4.0 wt% 壳聚糖）置于密封瓶中的 10 mL 去离子水内，分别在打印后、洗涤后、以及同一水中浸泡 5 天后记录 pH（数字 pH 计 PH-8000，ETI，Worthing, UK，n = 5）。所用去离子水初始 pH 为 7.2。
以重量法测定。洗涤后的试样（12 × 12 × 2 mm）称取湿态质量 Wwet，于 60 ℃ 烘箱干燥 12 h 后称干重 Wdry，再浸入去离子水 24 h，移除表面水分后称 Wrehydration。含水率按 (Wwet − Wdry)/Wwet × 100% 计算，溶胀比按 (Wrehydration − Wdry)/Wdry 计。每种条件 5 个试样。
横截面形貌以扫描电镜（SNE-Alpha，SEC，Suwon, Korea）观察：同条件干燥的试样经脆断、装台、溅射镀层后成像。口模膨胀则在加热凝固浴中以 19G、21G、23G 三种针头打印，打印速度在 5–35 mm/s 变化，流量在 0.15–0.25 mL/min 调整，以光学显微镜（LV150N，Nikon，Tokyo）测定膨胀程度。
以矩形棱柱试样在万能试验机上做单轴拉伸，横梁速度 40 mm/min。试样尺寸约 30 × 3.95 × 2.4 mm，两夹持端之间的标距（工作段）仅 2.02 mm——高含水试样在更长工作段上易滑脱，故取短标距。每种条件 5 个独立重复（n = 5）。应力、应变分别按初始截面积与标距计算，极限抗拉强度（UTS）取断裂前的最大应力。全部拉伸测试在凝胶化后立即进行，不做额外存放。
为考察凝胶温度的影响，实验在 50、60、70 ℃ 下进行；为考察壳聚糖含量的影响，使用 3.5、4.0、4.5 wt% 三种墨水。设备为万能试验机 QM100S（QMESYS，Uiwang, Korea）。
另以模具成型试样（30 × 3.95 × 2.4 mm，n = 5）评估：水合状态下经历 5 次"60 ℃ 5 min — 室温 5 min"的加热—冷却循环；另一组经历先 60 ℃ 部分脱水 1 h、再于 30 ℃ 水中再水化 1 h 的过程，随后按上述条件拉伸。
以墨水直写打印的点阵型热致变色水凝胶指示器为对象，两种配方分别评价。指示器置于温控热台（MSH-20D，DAIHAN Scientific，Wonju, Korea），在 26–54 ℃ 范围内以 1–2 ℃ 逐级升温，每一设定点充分平衡以使颜料完全激活或失活。
在双喷嘴配置下制备点阵结构的多层指示器：先打印下层点阵框架（约 20 × 20 × 1.2 mm），随后打印中央块状芯层（11 × 11 × 3.6 mm），最后打印顶层点阵（11 × 11 × 1.2 mm）。底板层与顶层点阵以热致变色墨水（配方 1）打印，块状芯区则以未掺颜料、非热致变色的壳聚糖水凝胶墨水打印。
温控测试中，指示器置于温控热台，台面温度自 26 ℃ 逐级升至 54 ℃。每一台阶同时用数字温度计记录环境空气温度与点阵表面温度，并在台面温度 26、30、54 ℃（对配方 1 而言色对比最显著的三个状态）采集图像；每个目标温度保持 30 s 后采集图像。
各热致变色层的温度以探针式数字温度计（LUAZ-PT，Luaz，成都；分辨率 0.1 ℃，精度 ±1 ℃，304 不锈钢探针）测定：探针尖端与上、下点阵层表面接触，放置 30 s 后读数；结构上方的环境空气温度用同一仪器测定。每个台面温度下测 5 件独立打印的构建。
图像处理与定量测量用 ImageJ（1.53e 版，NIH，Bethesda, MD）完成，数据处理与统计用 Microsoft Excel（Microsoft 365，版本 2608）完成。数据以均值 ± 标准差表示。涉及两组以上比较（如凝固浴温度、壳聚糖浓度）时，以单因素方差分析（ANOVA）配合 Tukey 事后检验判定显著性；两组独立比较用双尾 Student's t 检验。显著性水平：* p < 0.05，** p < 0.01，*** p < 0.001。除另作说明，每个实验条件均测 5 个独立重复（n = 5）。
挤出过程中热致变色壳聚糖水凝胶的口模膨胀行为被定量分析，以识别实现尺寸稳定打印的关键工艺参数（图 2A）。墨水在喷嘴内承受剪切变形，在出口处发生粘弹性回复，产生大于喷嘴内径 Din 的挤出直径 Dout——这正是粘弹性口模膨胀的标志。膨胀幅度取决于墨水的流速 v 与粘弹性松弛时间的相对大小。为抑制该效应，研究以加热凝固浴在挤出瞬间触发快速热凝胶化，从而限制径向扩张、促使丝径尽早稳定。
光学成像确认：打印丝材沿设计刀轨行进，间距均匀，图案稳定，无明显坍塌或融合（图 2B）；高倍显微照片进一步显示单根丝材直径近乎均一（约 700 μm）、表面平滑、无明显缺陷。
为系统支撑上述观察并界定丝径控制的工艺窗口，针头规格（19G、21G、23G）、打印速度（5–35 mm/s）与流量（0.15–0.25 mL/min）被系统变化，凝固浴温度固定 60 ℃。随针头内径减小，丝径随之减小；在同一针头规格内，提高打印速度使直径进一步下降（图 2C）。
为评价该行为，作者以"挤出直径／喷嘴内径"定义口模膨胀比。在 5 mm/s 的打印速度下，19G、21G、23G 针头的实测比值分别为 2.13、2.72、3.70；随速度提高，该比值逐步下降，在中等速度段（19G 与 21G 约 10–15 mm/s、23G 约 20 mm/s）降至约 1.0，超出后出现机械牵伸（比值 < 1.0）。
在固定体积流量下，提高打印速度会降低单位路径长度上的沉积体积，从而使丝径减小；加热凝固浴中的快速凝胶化还可能进一步帮助稳定沉积几何。相反，提高流量使丝径成比例增大，原因是单位时间内挤出体积更大；较低流量则得到更细的丝（图 2D）。这些结果说明，打印速度、流量与针头规格三者的相互作用决定膨胀程度，因而可在给定参数集下实现可预测、依赖参数的丝径控制。
为进一步评估 3D 打印保真度，在优化条件下制造基准几何。各面板中，CAD 模型（左）与打印构建（右）高度吻合：阶梯金字塔呈现无坍塌的垂直堆叠，层宽逐级均匀收窄（图 2E）；点阵结构在所有层上保持一致的正交搭接与开孔架构，忠实复现了设计图案（图 2F）。以打印构建底宽与 CAD 尺寸比较量化偏差：阶梯金字塔底宽约 13 mm，对应 CAD 值 14.4 mm，绝对相对误差 9.7%；点阵底宽约 10.5 mm，对应 CAD 值 11.255 mm，误差 6.7%（均按"打印与 CAD 之差／CAD 值"计算）。
这些工艺参数还决定了后续比色响应的几何基础。在本指示器中，颜色由分散于打印丝材中的热致变色微胶囊呈现，丝的直径与丝间距共同决定了点阵几何中发色所覆盖的投影面积。在固定间距下，丝径越大，发色占投影面积的比例越大，开孔率相应降低。由于原位凝胶化抑制了膨胀，给定参数集下获得的丝径在打印区域内保持一致，这为后续比色测量提供了空间上均匀的几何基准。
丝径 = f（针头内径、打印速度、流量）三者的共同结果：内径决定下限，速度主要抑制膨胀并稀释单位长度沉积量，流量近似线性放大丝径。温浴温度决定"多快定型"，是能把这组参数兑现成稳定几何的前提。
热凝胶化之后，打印的壳聚糖水凝胶试样保持了设计的矩形棱柱几何，设计模型（左）与实物（右）吻合良好（图 3A）；拉伸测试的初始状态（ε = 0）与断裂伸长状态（ε = εmax）如图 3B 所示。
凝固浴温度显著影响水凝胶的拉伸行为（图 3C）。UTS 由 50 ℃ 时的 0.155 ± 0.006 MPa 升至 60 ℃ 时的 0.172 ± 0.009 MPa，相对 50 ℃ 条件为显著提高；而 70 ℃ 条件在 60 ℃ 之上没有带来额外增益（0.170 ± 0.013 MPa，图 3D）。断裂应变与韧性（由平均应力—应变曲线导出）呈一致趋势：断裂应变由 50 ℃ 的 184% 增至 60 ℃ 的 230%，随后在 70 ℃ 略降至 217%；韧性在 60 ℃ 达到最大 0.269 MJ/m³，而 50 ℃ 为 0.215 MJ/m³、70 ℃ 为 0.247 MJ/m³。
为检验这些拉伸差异是否伴随网络差异，测定了打印水凝胶的含水率与溶胀比。两者在 60 ℃ 时最高（含水率 94.21 ± 0.11%、溶胀比 15.90 ± 0.29），在 50 ℃（93.42 ± 0.24%；13.52 ± 0.66）与 70 ℃（93.67 ± 0.29%；14.57 ± 0.80）显著更低。60 ℃ 下更高的数值意味着网络能保留更多水，与该条件下改善的拉伸表现相符。尽管 60 与 70 ℃ 的 UTS 在统计上无差异，但含水率与溶胀比在两者间存在显著差异，说明凝固浴温度即便未在拉伸响应中显现，也已在网络层面产生作用。这一趋势与凝胶化过程中温度依赖的平衡一致：50 ℃ 下凝固缓慢，网络稳定化不足；60 ℃ 下较高的浴温在凝胶化早期提高了分子活动性，使网络得以更均匀地发展；而 70 ℃ 下凝胶化可能过快，不足以形成均匀网络，已有报道指出这会损害水凝胶的力学性能。
壳聚糖浓度带来的差异更为明显（图 3E）。3.5 wt% 试样 UTS 最低（0.081 ± 0.009 MPa），而 4.0 与 4.5 wt% 配方显著更高（0.172 ± 0.009 与 0.165 ± 0.011 MPa），两者间无显著差异（图 3F）。但断裂应变与韧性可区分二者：两者均在 4.0 wt% 时最高（230%；0.269 MJ/m³），4.5 wt% 时降至 162% 与 0.191 MJ/m³，3.5 wt% 时为 129% 与 0.082 MJ/m³。由应力—应变曲线起始斜率可见，4.5 wt% 试样比 4.0 wt% 更硬，但断裂应变更低，表现出更脆的响应。因此 4.0 wt% 配方兼具较高的抗拉强度与更好的延展性、能量吸收能力，在受试浓度中提供最均衡的力学表现。
含水率与溶胀比沿同一方向变化：4.0 wt% 试样最高（94.22 ± 0.12%、15.51 ± 0.40），4.5 wt% 显著更低（93.17 ± 0.23%；12.90 ± 0.46，p < 0.001），3.5 wt% 与 4.0 wt% 相当（94.06 ± 0.08%；14.89 ± 0.55）。干燥水凝胶的横截面 SEM 与该测量一致：3.5 与 4.0 wt% 试样呈开放的孔结构，而 4.5 wt% 试样致密、可分辨孔洞很少。4.5 wt% 下降低的含水率与溶胀能力，反映的正是更高聚合物含量形成的更致密网络——这与拉伸测试中观察到的刚度上升、延展性下降相符。可见提高壳聚糖浓度并不会单调改善拉伸性能，而是随聚合物含量上升出现刚度与延展性之间的权衡。
为评价洗涤对残留碱的去除效果，在三个阶段测定浸泡水 pH：刚打印的样品呈碱性，pH 约 10.8；以新鲜去离子水洗涤 10 次后显著降至 7.8，表明大部分可溶碱性组分被有效去除；而不更换水继续浸泡 5 天后，pH 又温和回升至约 8.8，提示水凝胶中有限残留的碱性物种缓慢释放。这说明反复去离子水洗涤能明显降低打印水凝胶的碱性，但长时间浸泡下的回升也提示：对涉及与皮肤直接、长时间接触的应用，仍需进一步优化洗涤或封装策略。
颜料渗漏通过测定存放一年后浸泡水的颜色来评估：浸泡水与新鲜去离子水之间的色差 ΔE*ab = 0.31，低于人眼可感知的阈值，说明热致变色颜料向周围水的释放低于测量可检测限，微胶囊在长期浸泡中仍被保留在水凝胶网络内。
为进一步评估实用耐久性，在循环环境条件下考察力学稳定性（试样以定制模具成型为 30 × 3.95 × 2.4 mm，以提供一致的基线尺寸；其绝对值与逐层打印构建不同，但可作为评价网络本身环境稳定性的受控基线）。在水合状态下经历 5 次连续"60 ℃ 加热—室温冷却"循环后，试样保持 UTS 0.258 ± 0.019 MPa，约为初始值（0.279 ± 0.023 MPa）的 92.4%，说明反复热转变未导致网络层面的持续疲劳或结构退化。
对湿度波动的稳定性则以"60 ℃ 部分脱水 1 h + 30 ℃ 水中再水化 1 h"的顺序考察：该循环后 UTS 升至 0.559 ± 0.042 MPa。这一上升归因于脱水时的体积收缩与聚合物网络致密化，而在所用再水化时段内并未完全回复。虽未发生结构失效，但这提示：若应用要求精确的长期尺寸保持，需将此类湿度引起的形变纳入考量。
| 条件 | UTS / MPa | 断裂应变 / % | 韧性 / MJ·m⁻³ | 含水率 / % | 溶胀比 |
|---|---|---|---|---|---|
| 50 ℃ | 0.155 ± 0.006 | 184 | 0.215 | 93.42 ± 0.24 | 13.52 ± 0.66 |
| 60 ℃ | 0.172 ± 0.009 | 230 | 0.269 | 94.21 ± 0.11 | 15.90 ± 0.29 |
| 70 ℃ | 0.170 ± 0.013 | 217 | 0.247 | 93.67 ± 0.29 | 14.57 ± 0.80 |
| 3.5 wt% | 0.081 ± 0.009 | 129 | 0.082 | 94.06 ± 0.08 | 14.89 ± 0.55 |
| 4.0 wt% | 0.172 ± 0.009 | 230 | 0.269 | 94.22 ± 0.12 | 15.51 ± 0.40 |
| 4.5 wt% | 0.165 ± 0.011 | 162 | 0.191 | 93.17 ± 0.23 | 12.90 ± 0.46 |
热致变色水凝胶指示器在 26–54 ℃ 范围内表现出温度依赖的颜色转变，在受试区间内各状态均可视觉区分（图 4A）。26 ℃ 时整个结构呈紫罗兰色；升温至 28–30 ℃ 逐渐转为橙色调；31 ℃ 呈橙色；36.5 ℃ 转为橙粉色；38 ℃ 进一步偏向粉色；42 ℃ 以上色度逐步降低，至 54 ℃ 呈近白色。
定量比色分析支持上述视觉观察（图 4B）。在 a*–b* 色度图中，26 ℃ 样品位于正 a*、负 b* 区域，对应沿"红—蓝"方向的紫罗兰外观；31 至 38 ℃ 之间 a* 值上升而 b* 值逐步下降，标示出色相由橙经橙粉向粉的细微移动；54 ℃ 样品则靠近原点，a*、b* 均较低，对应低彩度的近白色。L* 由 26 升至 31 ℃，在 31–38 ℃ 区间变化很小，并在 54 ℃ 达到最高。可见配方 1 在受试区间内给出了一致、温度依赖的色度轨迹，而 31–38 ℃ 各状态在 CIE L*a*b* 空间中占据的区域相对狭窄。
为考察颜料配方改变对该响应的影响，测试了配方 2，重点关注相邻色态在皮肤相关中温区间内的分布。配方 2 制成的指示器在 26–54 ℃ 上同样呈现清晰的温度依赖色变（图 5A）：26 ℃ 呈橄榄色调；升温至 28–35 ℃ 转为暖黄橙色；36.5 ℃ 呈偏黄的粉色，38 ℃ 转为更饱和的粉色；更高温度（≥48 ℃）下色度逐步丧失，54 ℃ 接近白色。
定量结果与视觉转变一致（图 5B）：26 ℃ 样品 a* 值较低而 b* 值为正，落在偏黄区域，视觉上接近橄榄色；31、36.5 与 38 ℃ 样品分布在正 a* 区域，并在 CIE L*a*b* 空间中占据更宽范围。具体而言，31 ℃ 样品位于较高 b* 区域，而 36.5 与 38 ℃ 样品在保持正 a* 的同时向更低 b* 偏移，与"31 ℃ 黄橙 → 36.5 ℃ 偏黄粉 → 38 ℃ 更饱和粉"的色相移动一致；54 ℃ 样品靠近原点、a* 与 b* 均低，对应低彩度近白外观。同时 L* 随 26 至 54 ℃ 逐步上升，表明升温带来渐进增亮。可见配方 2 在 CIE L*a*b* 空间中给出了更宽的 31、36.5、38 ℃ 状态分布。
为量化相邻温度态的可分辨性，计算相邻测量态之间的色差 ΔE*ab。配方 1 在 31–38 ℃ 区间的值偏小：31 与 36.5 ℃ 之间为 2.59 ± 0.47，36.5 与 38 ℃ 之间为 1.57 ± 1.26；按 CIELAB 色差的可感知性分类，该范围对应"仅训练有素的观察者可辨"或"中等观察者可辨"，而非明确可见的差异。配方 2 的对应值为 10.19 ± 0.28 与 7.80 ± 0.34，均超过"两种颜色被明确区分"的阈值。可见调整颜料配方显著改善了该区间内相邻温度态的比色可分辨性，与前述更宽的色态分布一致。
以配方 1 在 26–54 ℃ 间进行 50 次加热—冷却循环评价其可逆性与重复性。50 次循环后，升温过程中测得的 CIE L*a*b* 坐标与初始值基本不变，五个温度态的色差为 ΔE*ab = 0.15–0.91；第 50 次循环时升温与降温路径之间的色差同样很小（0.28–0.83），表明热滞后可忽略。这些值均低于色差可被感知的阈值，且小于单个 L*、a*、b* 坐标的试样间标准差——即循环引起的漂移与滞后都落在测量变异度之内。
相邻温度态的可分辨性也得以保持：循环后的相邻态色差分别为 26→31 的 9.11 ± 1.17、31→36.5 的 1.88 ± 0.68、36.5→38 的 1.31 ± 1.47、38→54 的 9.25 ± 0.99，与循环前测得值相当，确认反复热循环未使温度依赖的颜色响应退化。试样质量循环前为 4.75 ± 0.31 g、循环后为 4.59 ± 0.12 g，差异不具统计显著性（p = 0.33），说明测试期间含水得以保持。
响应行为通过将指示器置于预热至 54 ℃ 的热台来评价。变色过程呈两个阶段，对应三种颜料不同标称激活温度所带来的顺序热致转变：初始的紫罗兰—粉色转变与 28 ℃ 激活的蓝颜料相关，约在 2 s 内完成；随后涉及 33 与 38 ℃ 激活颜料的、转向近白状态的色变约在 15 s 内完成。将指示器移回室温后，原色约在 8.5 s 内恢复。
为演示多层指示器在单一结构内的空间分辨热指示，以配方 1 制造了堆叠点阵结构：上、下点阵层以热致变色墨水打印，中间引入一层壳聚糖水凝胶以在空间上分隔两个热致变色层（图 6A）。在该架构中，下部的热致变色点阵层更靠近热源，而上层更受周围空气影响，两层因而处于不同的热环境。中间的壳聚糖水凝胶层起力学支撑与间隔作用，本身不贡献温度依赖的色变。
由于每一沉积丝材进入凝固浴后即凝胶化，下层点阵在承载中间隔层与上层点阵的同时仍保持开孔几何，无可见坍塌，堆叠结构可作为单一自支撑物体被拿取。这种形状保持保住了两个热致变色层之间的垂直间隔；若缺少该间隔，图 6B 所示的位置依赖色态便无从分辨。
在不同环境与台面温度条件下（图 6B），多层构建的上下热致变色层呈现明显的色差。环境 23.2 ℃、台面 26 ℃ 时，两层均呈紫罗兰色外观，表明结构处于低温状态。环境 26.5 ℃、台面 30 ℃ 时，与台面直接接触的下层点阵转为暖橙色调，而上层仍保持偏紫外观——说明仅数毫米量级的层间高度差即可在上下层间产生可分辨的比色响应。环境 42.7 ℃、台面 54 ℃ 时，下层点阵近乎白色，而上层保留粉色外观。这些观察表明，多层设计使单一 3D 结构内局部热状态得以层分辨地比色读出。
直接测温确认，观察到的颜色差异对应构建内部真实存在的温度梯度。下层始终比上层更暖，且温差随台面温度升高而增大：台面 26 ℃ 时为 1.6 ℃（25.2 ± 0.8 ℃ 对 23.6 ± 0.8 ℃），30 ℃ 时为 2.7 ℃（29.1 ± 1.0 ℃ 对 26.4 ± 0.9 ℃），54 ℃ 时为 8.9 ℃（52.6 ± 1.6 ℃ 对 43.7 ± 0.7 ℃）。
实测温度与配方 1 的色态相互吻合：台面 26 ℃ 时两层均低于 26 ℃，保持该区间的紫罗兰外观；台面 30 ℃ 时下层达到 29.1 ℃，正对应 28–30 ℃ 观察到的橙色调，而上层 26.4 ℃ 仍为紫罗兰；台面 54 ℃ 时下层达 52.6 ℃，落入 50 ℃ 以上的近白区间，而上层 43.7 ℃ 对应 44 ℃ 附近的粉色状态。
这种位置依赖的色变与配方 1 的温度依赖比色行为大体一致。合而言之，结果表明该多层指示器能区分由 3D 水凝胶结构内位置差异所致的局部温度差异，从而通过层分辨比色读出实现空间分辨的热指示。
| 台面温度 | 下层 / ℃ | 上层 / ℃ | 层间温差 / ℃ |
|---|---|---|---|
| 26 ℃ | 25.2 ± 0.8 | 23.6 ± 0.8 | 1.6 |
| 30 ℃ | 29.1 ± 1.0 | 26.4 ± 0.9 | 2.7 |
| 54 ℃ | 52.6 ± 1.6 | 43.7 ± 0.7 | 8.9 |
论文明确指出三点：其一，将对打印墨水开展定量流变学表征，以更严谨地描述挤出与凝胶化行为，并支持打印参数的可预测选取；其二，长期运行与重复使用的稳定性、以及不同环境条件下的读出可靠性仍需系统评价；其三，实际皮肤界面条件下的性能亦有待评估。上述三点正是从"演示可行性"走向"可用器件"之间尚未填上的部分。
它没有追求更高的空间分辨率或多材料图形化，而是把变量集中在一个物理环节——挤出后的定型速度。方向上的代价是：丝径尺度停留在数百微米、读出依赖人眼与色卡式比对，定量化仍要靠外部分光光度计；换取的则是无电、无源、可整件手持的被动读出。
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