光致变色材料的制备及表征
一种光致变色水凝胶的合成与表征
将 ３ｇⅣ异丙 基丙烯酰胺 （ ＩＡ 溶 于 ２ ． ＮＰ Ｍ） ８ｇ 去离子水 中， 形成透 明的溶液 。将 质量浓度为 ２ ％
的 ２ｍ Ｌ光 交联 引发 剂 Ｏ酮戊 二 酸水 溶 液加 入 上 述 ｔ ．
收稿 日期：２ １ － ２— ６ ０１ ０ １ 作者简介：谭连江 （９ ３一） 浙 江人 ， 海交通 大学化 学化工 学院 １８ ， 上
的闭环结 构 ¨ 。这种 开 环 一闭环 的 可逆 变 化 是产 生 光致变 色 现象 的根 本原 因 。普 通螺 吡 喃在水 中的 溶解 度较 低 ， 限制 了其 在 生 物 方 面 的应 用 。在 实 这
实验试 剂 厂提供 ； Ⅳ． 烯 基 吡 咯 烷 酮 和 ｔ 酮 戊 二 酸 ， 国 乙 ｌ ｔ一 美 Ａｄ ｃ 司提供 ； ｌｒｈ公 ｉ
以及 包括 光敏 在 内 的多 重 响 应 的水 凝 胶 ， 些 水 凝 这
１ 实 验
１ １ 材料 ．
胶都带有如偶氮苯之类的生色团。在受到紫外或可
见光 的照 射 时 ， 水凝 胶 中 的生 色 团发生 异构 化 ， 而 从
Ⅳ一 丙基 丙烯 酰胺 （ ＩＡ ， 异 ＮＰ Ｍ） 比利 时 Ａ ｒｓ ｃｏ 公
第２ ６卷 第 １期 ２ １ 年 ３月 ０１
合
成
技
术
及
应
用
Ｖｏ － ６ Ｎｏ １ ｌ２ ．
Ｍ ａ ． ２０１ ｒ １
Ｓ ＹＮＴ Ｃ ＨＥｎＣ ＴＥ ＨＮ０Ｌ ＯＧＹ ＡＮ ＡＰ Ｕ Ｃ Ｄ Ｐ Ａ ｎＯＮ
一
种 光 致变 色水 凝 胶 的合 成 与表 征
谭连 江 刘水 平 陈彦模 万锕俊 ， ， ，
Ⅳ， Ⅳ一 亚甲基双丙烯酰胺 （ Ｉ） ＢＳ 和无水 乙醇 ， 国
光致变色材料制备用途以及进展
光致变色材料制备用途以及进展（青岛科技大学化学与分子工程学院应用化学084班李）摘要：本文针对光致变色材料这一新型材料，综述了光致变色材料的变色原理及分类，并着重对含氧、氮、硫杂螺环结构的光致变色化合物研究进展，有机光致变色高分子材料的加工方法、性能优劣及研究进展进行了论述，最后对光致变色材料的应用前景进行了总结和展望。
关键词：光致变色有机光致变色材料含氧、氮、硫杂螺环结构的光致变色化合物1 光致变色原理光致变色现象［1］（对光反应变色）指一个化合物(A)受一定波长( 1)光的照射，进行特定化学反应生成产物(B)，其吸收光谱发生明显的变化；在另一波长( 2)的光照射下或热的作用下，又恢复到原来的形式：严格意义上的光致变色化合物的主要结构形式有两种：1）光致变色材料分子作为侧链基团直接或通过间隔基与主链大分子相联；2）光致变色材料分子作为主链结构单元或共聚单元而形成聚合物但随着研究的不断深入，变色材料种类和结构形式也不断扩大，也有人认为将光致变色化合物添加到聚合物中形成聚合物的类型添加进来，但此种形式仍存在广泛争议光致变色材料发展至今，按照不同判别标准其分类方式多种多样如果按照材料光反应前后颜色不同分类，可分为正光色性类和逆光色性类两种；而按照变色机理进行分类时，则可分为T类型和P类型；P类型材料的消色过程是光化学过程，有较好的稳定性和变色选择性［2］。
但应用最广泛的分类方法则是按照材料物质的化学成分进行分类，即分为无机化合物和有机化合物两大类它主要有三个特点［3］：①有色和无色亚稳态问的可控可逆变化；②分子规模的变化过程；③亚稳态间的变化过程与作用光强度呈线性关系。
光致变色反应中的成色和消色过程的速度和循环次数(即抗疲劳性)是其实际应用的决定性因素。
光致变色材料要想真正达到实用化，还必须满足以下条件：○1A和B有足够高的稳定性；○2A和B有足够长的循环寿命；○3吸收带在可见光区；响应速度快，灵敏度高。
《有机光致变色材料》课件
通过调整制备工艺参数，如温度、压力、 浓度等，来优化有机光致变色材料的性能 。
04
有机光致变色材料的实际应用案例
显示器件
1 2
显示器原理
有机光致变色材料在受到光照时，分子结构发生 变化，导致颜色改变，从而实现显示效果。
优势与特点
有机光致变色材料具有高对比度、快速响应、低 能耗等优点，适用于动态显示和柔性显示领域。
降低有机光致变色材料的生产成本，使其 更具有市场竞争力。
颜色变化范围限制
拓展有机光致变色材料的颜色变化范围， 以满足不同应用领域的颜色需求。
反应速度与灵敏度
提高有机光致变色材料的反应速度和灵敏 度，使其能够更快地响应外界刺激。
解决策略与建议
加强基础研究
深入探索有机光致变色材料的反应机理 和性能优化途径，为解决上述挑战提供
3
应用场景
可应用于手机、平板电脑、智能手表等移动设备 的显示屏，以及公共信息展示、广告牌等商业显 示领域。
信息存储
01
02
03
信息存储原理
利用有机光致变色材料的 可逆颜色变化特性，将信 息编码为不同的颜色状态 ，从而实现信息的存储。
优势与特点
有机光致变色材料具有高 稳定性、耐久性及可重复 读写性，能够在常温常压 下实现稳定的信息存储。
添加剂
某些添加剂可以改善有机光致变色材料的 性能，如提高稳定性或改变变色效果。
性能优化方法
分子设计
掺杂技术
通过分子结构设计，调整有机光致变色材 料的性能参数，提高灵敏度和稳定性。
将其他物质掺杂到有机光致变色材料中， 以改善其性能或产生新的功能特性。
表面处理
制备工艺优化
对有机光致变色材料的表面进行物理或化 学处理，提高其耐久性和响应速度。
光致变色材料的研究及应用进展
光致变色材料的研究及应用进展光致变色材料的研究一直是材料科学领域的热点之一、其中最常见的光致变色材料是所谓的“可逆光致变色材料”，它们可以根据外界光照的强度和波长，发生可逆的颜色变化。
这些材料中最重要的一类是热致变色材料，它们能够通过吸收光能量来改变分子结构，从而实现颜色的调控。
具体来说，当这些材料受到短波光照射时，其分子内部的电子会发生跃迁，从而导致分子结构的改变，进而导致颜色的变化。
近年来，光致变色材料的研究进展迅速。
一方面，研究人员发现了越来越多的新型光致变色材料，并对其性质和机理进行了深入研究。
例如，一种名为“钙钛矿”的材料在光致变色方面表现出了很高的潜力。
由于其特殊的晶体结构，钙钛矿材料可以通过光致变色来实现对太阳能的高效转换。
另一方面，研究人员也致力于改进光致变色材料的性能，以提高其应用的可行性。
其中一个主要的挑战是提高材料的稳定性，以保证其变色性能的持久性。
为此，研究人员通过控制材料的晶体结构、添加稳定剂等方式，有效提高了光致变色材料的稳定性。
除了在材料研究方面的进展，光致变色材料的应用领域也得到了快速发展。
其中一个重要的应用领域是可视化光学器件。
例如，光致变色材料可以用于制造可调光度的镜头。
通过对光致变色材料施加外部光源，镜头的光学参数可以进行调节，从而实现对光的传播和聚焦的控制。
这种能够实现实时调整的光学器件在光学通信、光学成像等领域有着广泛的应用前景。
此外，光致变色材料还可以用于制造可调光罩、可反射屏等光学器件，以及可调光度的眼镜、墙纸等消费品。
另一个重要的应用领域是可穿戴技术。
光致变色材料可以用于制造智能显色眼镜、智能表带等可穿戴设备。
这些设备中的光致变色材料可以根据所处环境的不同，改变自身的颜色和透明度，从而提供更好的使用体验。
例如，智能显色眼镜可以根据光照的强度和波长，调整镜片的光透过率，从而达到护眼和保护视力的效果。
通过光致变色材料的应用，可穿戴技术的功能性和舒适性得到了极大的提升。
静电纺光致变色PMMA纤维的制备与表征
的 研 究 结 果 表 明 ，Ｐ可 以通 过 络 合 反 应 与 Ｐ ｓ ＭＭＡ结 合 。通 过 扫 描 电镜 （ Ｅ 的 观察 可 以看 出 ，Ｐ的加 入对 Ｐ Ｓ Ｍ） ｓ ＭＭＡ 纤 维 的
形态结构 几乎没有影 响。紫外 可见光谱 以及 紫外光 照后 的颜色变化观察 的结果表明 ，Ｐ的加入使 Ｐ ｓ ＭＭＡ纤维具备了良好
２ ０
合 成 技 术 及 应 用
第２ ５卷
Ｎｃｌ ， 国） ｉｏ ｔ美 ｅ 对静 电纺 Ｐ ＭＭＡ纤 维 膜进 行 测试 ； 利 用 Ｊ Ｍ一５ ０ Ｌ 扫 描 电子 显 微镜 （ ｉｏ ， Ｓ ６０ Ｖ Ｎｋ ｎ 日本 ） 观
察 纤维 的形 貌 ； 用 Ｔ 使 Ｕ一１０ ９ 光 束 紫 外 可见 分 １双
谭 连 江 刘 水 平 万锕 俊 ， ，
（ ．上 海 交 通 大 学 化 学 化 工 学 院 １ 上海 ２０ ４ ２ ０ ２ ０；．东 华 大 学 纤 维 材 料 改 性 国家 重 点 实 验 室 上海 ２ １２ ） ０ ６ ０
摘
要 ：使 用静 电 纺 丝 的 方法 制 备 了一 种含 有 硝 基 螺 吡 哺 （ Ｐ 的具 有 光 致 变 色 特 性 的 Ｐ Ｓ） ＭＭＡ纤 维 。红 外 光谱 （Ｒ） Ｉ
溶液 通过 静 电纺 制 备 纤 维 ， 利 用 红 外 光 谱 （ Ｔ 并 Ｆ一 Ｉ ） 扫 描 电镜 （ Ｅ 、 Ｒ Ｓ Ｍ） 紫外 可见光 谱 （ Ｖ—ｖ ｓ 、 Ｕ ｉ） 接 触 角 等测试 手 段 对 Ｐ ＭＭＡ纤 维 的形 态 结 构 和 光 致
， 、
电场力 。当 电场 力 施 加 于 液 体 的 表 面 时 ， 产 生 一 将 个 向外 的力 ， 于一 个半 球形 状 的液滴 ， 个 向外 的 对 这
光致变色材料的原理
光致变色材料的原理光致变色材料是一种特殊的材料，其在受到光照射后可以发生颜色的改变。
这种材料广泛应用于各个领域，如光学器件、传感器、显示屏等。
那么，光致变色材料的原理是什么呢？本文将介绍光致变色材料的原理以及其应用。
光致变色材料的原理主要涉及两个基本概念，即光激发和分子结构变化。
当光照射到材料表面时，光激发会引发材料内部的能级变化，激发内部分子的电子跃迁。
这种激发状态的电子在发生跃迁后返回基态时，会排放出特定波长的光。
在光致变色材料中，分子结构的变化是导致颜色变化的关键。
当光照射到材料上时，分子结构会发生变化，使得材料的吸收光谱发生了改变。
这一变化可以通过调控材料中的某种基团或分子的构象来实现。
在不同的构象下，材料对光的吸收和反射的波长也会发生变化，进而表现出不同的颜色。
光致变色材料的分子结构设计是实现颜色变化的关键。
通过设计材料的分子结构和成分，可以达到对光照射的响应度、光敏度和变色效果的控制。
一些光致变色材料利用分子结构的变化来改变电子云的分布和晶格结构，从而实现颜色的变化。
在实际应用中，光致变色材料具有广泛的应用前景。
首先，它们可以应用于光学器件中，如光开关和可调光红外滤波器。
其次，光致变色材料还可以用作传感器，用于检测特定的光谱变化。
例如，某些材料对特定波长的光具有高敏感性，当环境中的光照强度变化时，这些材料的颜色也会发生相应的变化，从而实现对环境变化的敏感探测。
此外，光致变色材料还可应用于显示技术领域。
相比传统显示技术，光致变色材料能够实现更加灵活多样的颜色变换。
有些光致变色显示器可以调整颜色饱和度和亮度，以满足用户对显示效果的不同需求。
总结起来，光致变色材料利用光激发和分子结构变化的原理，实现了材料颜色的变化。
通过合理设计材料的分子结构和成分，可以实现对材料颜色变化的控制。
这一技术在光学器件、传感器和显示技术等领域具有广泛的应用前景。
随着科技的不断进步，光致变色材料将会有更加广泛的应用。
光致变色材料变色机理
光致变色材料变色机理光致变色材料（photochromic materials）是一种特殊的功能性材料，它可以在受到光照后发生颜色变化。
光致变色材料广泛应用于光学领域、电子显示器、光敏材料等领域。
光致变色材料的变色机理是通过光激发引起分子结构的变化，从而改变材料的吸收光谱和反射光谱。
光致变色材料的变色机理主要涉及两个过程：光激发和结构变化。
当光致变色材料受到光照时，光子的能量被吸收，使材料中的分子发生激发态跃迁。
这个过程是通过分子内部电子的激发和跃迁来实现的。
在激发态下，分子的电子能级结构发生变化，使得材料的吸收光谱和反射光谱发生变化，从而引起颜色的变化。
在光激发过程中，光致变色材料的分子结构发生了变化，这是光致变色的基础。
光致变色材料中常见的机理有分子内转位、电荷转移和分子间转位等。
其中，分子内转位是最常见的机理。
分子内转位是指分子内部的某个原子或基团发生位置的变化，从而引起分子整体结构的变化。
这种结构变化会导致分子的吸收光谱和反射光谱发生变化，从而使材料的颜色发生变化。
光致变色材料的变色机理还与分子的共振结构有关。
共振结构是指分子的共轭体系和其他共振效应。
共轭体系是指一系列相邻的双键或多键的存在，从而形成一个共轭体系。
共轭体系可以使分子的π电子发生共振，从而改变分子的电子能级结构和光学性质。
光致变色材料中的共振结构可以通过激发光的吸收和运动来改变，从而引起颜色的变化。
除了共振结构，光致变色材料的变色机理还与分子的键长、键角和环境等因素有关。
这些因素可以影响材料的电子能级结构和分子的运动性质，从而使材料的吸收光谱和反射光谱发生变化。
因此，光致变色材料的变色机理是一个复杂的过程，需要综合考虑多种因素的影响。
总结起来，光致变色材料的变色机理是通过光激发引起分子结构的变化，从而改变材料的吸收光谱和反射光谱。
这一过程涉及到光激发和结构变化两个方面，其中结构变化又受到分子的共振结构、键长、键角和环境等因素的影响。
光致变色材料
光致变色材料光致变色材料是一种特殊的材料，它能够在受到光照的作用下发生颜色的变化。
这种材料通常被应用在光学器件、显示屏、传感器等领域，具有广泛的应用前景。
光致变色材料的研究和开发已经取得了一定的进展，但仍然面临着一些挑战和难题。
本文将对光致变色材料的基本原理、应用领域以及未来发展方向进行介绍和探讨。
光致变色材料的基本原理是通过吸收光能量，从而改变材料的电子结构，进而引起颜色的变化。
这种材料通常包括有机化合物、无机化合物以及复合材料等。
在受到光照后，这些材料的分子或者晶格结构会发生变化，从而导致颜色的改变。
这种变色的过程是可逆的，即当光源消失时，材料的颜色会恢复到原来的状态。
光致变色材料的基本原理为其在光学器件和显示屏等领域的应用提供了可能。
在光学器件方面，光致变色材料可以用于制备可调节光学滤波器和光学镜片。
通过控制材料的光致变色特性，可以实现对光的波长和强度进行调节，从而实现滤波和调焦的功能。
这种材料在激光器、相机镜头等光学器件中有着广泛的应用前景。
同时，光致变色材料还可以用于制备光学存储介质，通过控制材料的变色状态，可以实现信息的存储和读取。
在显示屏方面，光致变色材料可以用于制备可变色显示屏和全彩显示屏。
通过控制材料的光致变色特性，可以实现显示屏的颜色和亮度的调节，从而实现高分辨率和高对比度的显示效果。
这种材料在电子产品、智能手机、平板电脑等显示设备中有着广泛的应用前景。
同时，光致变色材料还可以用于制备光电调制器件，通过控制材料的变色状态，可以实现光信号的调制和解调。
在传感器方面，光致变色材料可以用于制备光学传感器和光电探测器。
通过控制材料的光致变色特性，可以实现对光信号的探测和转换，从而实现光信号的测量和检测。
这种材料在光通信、光电子、光生物学等领域有着广泛的应用前景。
同时，光致变色材料还可以用于制备光敏材料，通过控制材料的变色状态，可以实现光照强度和光谱的测量和检测。
未来，光致变色材料的研究和开发将会朝着多功能、高性能、低成本的方向发展。
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光致变色材料的制备及表征
随着科技的不断发展，光致变色材料越来越受到人们的关注。
光致变色材料是
指在特定的激发条件下，发生色彩变化的材料。
它具有广泛的应用前景，如光学器件、光电信息存储、传感器等领域。
本文将介绍光致变色材料的制备及表征过程。
一、制备光致变色材料
1.材料选择
光致变色材料有很多种类，如硅酮、聚乙烯醇、聚（氨基甲酸酯）等。
选择材
料要根据其光致变色性能、化学稳定性、热稳定性、光稳定性等方面进行综合考虑。
2.光敏剂的选取
光敏剂是促使光致变色反应发生的关键因素。
常用的光敏剂有溴化汞、碘化汞、双-(p-甲氧基苯基)铜等。
选择光敏剂要考虑其光敏感度、光降解、光稳定性等因素。
3.溶剂系统的选择
光致变色材料的制备需要溶解材料，然后制备成薄膜或者涂布在基材上。
常用
的溶剂有甲醇、乙醇、氯仿、异丙醇等。
溶剂的选择要与材料相匹配，同时要考虑到其挥发性、毒性等因素。
4.制备方法的选择
制备光致变色材料的方法有很多种，如溶液法、喷雾法、电沉积法等。
其中溶
液法是最常用的方法之一。
首先将材料加入到溶剂中溶解，然后将光敏剂加入到溶液中，最后将溶液制备成薄膜或者涂布在基材上。
二、表征光致变色材料
对于制备完成的光致变色材料，我们需要对其进行表征以了解其性质。
1.紫外-可见吸收光谱
紫外-可见吸收光谱是表征光致变色材料的重要手段之一。
它可以用来了解材
料的光敏感度、光吸收剂的浓度和吸收峰位等信息。
通过对材料进行热处理的实验可以观察到材料的吸收峰在不同温度下的演化情况，这有助于了解材料的热稳定性。
2.透过率变化实验
透过率变化实验可以直观地观察光致变色材料的色彩变化。
将光致变色材料制
成薄膜或者涂布在基材上，然后对其进行激发，即可观察到色彩变化的过程。
通过这种方法，可以了解材料的亮度、色调、颜色变化速度等信息。
3.热重分析
热重分析是一种用来研究材料重量随温度变化的方法。
在光致变色材料的制备
过程中，热重分析可以用来了解材料的热稳定性、热降解过程等信息。
4.扫描电子显微镜
扫描电子显微镜是一种高分辨率显微镜，可以通过扫描样品表面来生成高分辨
率的图像。
光致变色材料的表面形貌对于其性能也有很大的影响。
通过扫描电子显微镜可以观察到光致变色材料的表面形貌、粗糙度等信息，这有助于了解材料的表面状况。
综上所述，光致变色材料的制备及表征是一个复杂的过程。
在制备过程中，需
要综合考虑材料、光敏剂、溶剂系统和制备方法等因素。
在表征过程中，需要选取适合的手段来了解材料的性质。
这些实验数据可以为光致变色材料的应用提供重要的参考。