光致变色材料制备用途以及进展
光致变色材料的制备及表征

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。
光刻机中的光致变色材料与应用

光刻机中的光致变色材料与应用在当今高科技时代,光刻技术被广泛应用于微电子、光通信、生物医学等领域。
作为光刻技术的重要组成部分,光致变色材料在光刻机中扮演着至关重要的角色。
本文将着重介绍光刻机中的光致变色材料及其应用。
一、光致变色材料的基本原理光致变色材料是指在外界光照射下产生颜色变化的材料。
其原理是通过光致变色效应实现的。
光致变色效应是指材料在光照射下产生电子跃迁、能级变化或结构调整,从而引起颜色的改变。
光致变色材料的基本结构包括色心、激活剂和基质三部分。
色心是光致变色材料的核心部分,负责吸收和释放光能量;激活剂则起到传递光能量的作用;基质提供材料的机械强度和对色心的定位。
二、光致变色材料在光刻机中的应用1. 光刻光罩制备光刻光罩是制造集成电路的关键工艺之一。
光刻机利用光致变色材料制备光刻光罩,通过紫外光刻曝光,将电子芯片的图案转移到光刻光罩上。
光致变色材料在此过程中发挥着高精度、高分辨率的作用,保证了电子芯片的质量。
2. 光致变色存储器光致变色存储器是一种利用光致变色材料进行信息存储的设备。
它通过光照射材料,改变材料的颜色来表示不同的数据。
光刻机通过精细的曝光控制,将数据写入光致变色材料中,实现高速的信息存储和读取。
3. 光致变色传感器光致变色材料在光刻机中还可以用于制备光致变色传感器。
光致变色传感器利用材料在不同光照条件下的颜色变化来感知外界环境,可应用于温度、湿度和压力等传感器领域。
光刻机通过精准的曝光和控制参数,制备出高灵敏度、高稳定性的光致变色传感器。
4. 光致变色显示器光致变色材料在显示器领域的应用也备受瞩目。
光刻机可以通过制备高精度的光致变色材料阵列,实现高分辨率、快速刷新的光致变色显示器。
这种显示器具有低功耗、高对比度和可柔性等优点,在电子纸、智能手表等领域有广泛的应用前景。
三、光刻机中光致变色材料的发展趋势随着科学技术的不断发展,光刻机中的光致变色材料也在不断创新与进步。
有几个发展趋势值得关注:1. 高灵敏度:光致变色材料的灵敏度决定了其在光刻机中的应用范围。
2024年光致变色材料市场前景分析

2024年光致变色材料市场前景分析引言光致变色材料是一种能够通过受到光照射而改变颜色的材料。
随着科技的进步和消费者对个性化产品的需求增加,光致变色材料市场的前景变得越来越广阔。
本文将对光致变色材料市场的前景进行深入分析。
市场规模与趋势根据市场调研数据显示,光致变色材料市场近年来呈现快速增长的趋势。
预计到2025年,光致变色材料市场规模将达到xx亿美元。
这主要受到以下几个因素的推动:1. 科技进步随着科技的不断进步,光致变色材料的研发和制造技术不断改善。
新材料的开发和创新使得光致变色材料的性能更加优越,能够满足不同领域的需求,如可穿戴设备、智能家居、汽车等。
2. 消费者需求现代消费者对个性化产品的需求不断增加,光致变色材料能够赋予产品独特的外观和功能,满足消费者对个性化的追求。
例如,光致变色材料可以用于制作变色眼镜、手机壳等个性化产品,增加了产品的附加值。
3. 环保意识随着环保意识的增强,人们对于传统染料和涂料的使用开始产生担忧。
光致变色材料作为一种绿色环保材料,具有可再生、可降解的特性,受到了越来越多的关注和应用。
市场应用前景光致变色材料市场具有广阔的应用前景,主要体现在以下几个方面:1. 电子产品光致变色材料可以应用于各种电子产品中,如手机壳、智能手表表带等。
通过光致变色材料,电子产品的外观可以根据用户的喜好和环境变化而改变,提升产品的吸引力和用户体验。
2. 纺织品光致变色材料在纺织行业中的应用也具有巨大的潜力。
通过在纺织品中添加光致变色材料,可以制作出具有色彩变化功能的衣物、鞋袜等产品,满足消费者对时尚和个性化的需求。
3. 建筑材料光致变色材料在建筑材料中的应用前景广阔。
通过在建筑外墙、屋顶等部位添加光致变色材料,可以实现建筑外观的色彩变化和节能效果的提升,为建筑带来更多的功能和美感。
市场竞争与挑战虽然光致变色材料市场前景广阔,但也面临着一定的竞争与挑战:1. 技术创新竞争光致变色材料市场的竞争主要来自于不同企业间的技术创新能力。
光致变色材料及其应用前景

光致变色材料及其应用前景首先,光致变色材料在光学领域具有广泛的应用前景。
由于它们具有可控的光学特性,可以用于制造智能窗户、光学存储材料和调色镜片等。
智能窗户可以根据光照强度自动调节透明度,提供良好的遮阳效果和隐私保护。
光学存储材料可以用于高密度数据存储,具有快速写入和读取速度的优势。
调色镜片可以根据不同的光照条件改变颜色,适应不同的环境需求。
其次,光致变色材料在传感器和显示器领域中具有巨大的应用潜力。
传感器是现代科技中不可或缺的组成部分,光致变色材料可以制造高灵敏度的光传感器,并用于测量光强度、波长和光谱分布等。
同时,光致变色材料还可以用于电子显示器,改变显示屏的颜色和亮度,提供更好的视觉效果和视觉体验。
此外,光致变色材料还具有在能源存储和转换领域中的应用前景。
太阳能是一种洁净、可再生的能源,光致变色材料可以用于太阳能电池板,通过改变颜色来增加采集光能的效率。
同时,光致变色材料还可以用于储能设备,如光催化剂、光电池等,将太阳能转化为电能或燃料,为可持续发展提供重要支撑。
在医学领域中,光致变色材料也具有许多应用前景。
它们可以用于制造人工视网膜和人工晶体等医疗器械,帮助恢复视力。
此外,光致变色材料还可以用于药物传递和生物成像等方面,通过控制光照条件来释放药物或观察生物组织的荧光信号,提供更好的治疗和诊断手段。
综上所述,光致变色材料具有广泛的应用前景。
它们在光学、传感器、显示器、能源和医学等方面都具有重要的应用价值。
随着科学技术的不断发展,光致变色材料的性能和应用领域还将不断拓展,为人们的生活带来更多的便利和创新。
光致变色材料的研究与应用

光致变色材料的研究与应用近年来,光致变色材料在科技领域得到了越来越广泛的应用,它们以其独特的变色能力吸引了众多研究者的关注,并在许多领域中发挥了重要的作用。
本文将从光致变色材料的基本原理、研究进展、应用领域等方面进行探讨。
一、光致变色材料的基本原理光致变色材料又称光致变色剂,是指在外界光照下能实现颜色变化的材料。
其原理是利用材料分子电子在能带之间的跃迁发生吸收和发射光子的现象,实现颜色变化。
在外界光照下,分子电子跃迁至高能态,吸收光子能量,使分子处于激发状态;当激发态的分子从高能激发态向低能激发态跃迁时,会发射出能量等于跃迁能级差的光子,使材料颜色发生变化。
二、光致变色材料的研究进展随着科技的不断发展,光致变色材料的种类也在不断增多。
最初研究的光致变色剂以有机分子为主,例如,芳环并吡嗪衍生物和萘环衍生物等。
然而,有机分子光致变色剂具有颜色不稳定、易氧化、易退色等缺点,难以在实际应用中发挥其效用。
为了克服有机光致变色剂的局限性,研究人员开始将目光投向无机光致变色材料。
目前研究得较为深入的无机光致变色材料主要包括银化合物、氧化物、硅氧烷、硫属化物、氰化物等。
其中,银化合物是最早研究的无机光致变色材料之一,也是目前研究最为深入的一类。
银化合物可以通过光化学反应将银的原子态和离子态相互转化,从而实现颜色的变化。
值得一提的是,某些特殊银化合物甚至可以在红外光区域响应,并实现透明-可见光区间的颜色变化,这种银化合物的材料具有在窗户玻璃表面形成可变透光度的潜力,可以用于控制室内采光。
研究人员还将光致变色材料运用到生物医学领域,例如制作可变颜色的生物标记物、控制药物在患者体内的释放速率等,具有广阔的应用前景。
三、光致变色材料的应用领域由于其独特的颜色变化能力,光致变色材料具有广泛的应用领域。
以下是一些主要应用领域的介绍。
3.1 光电显示领域光致变色材料可以被应用于光电显示的背板,实现窄带滤波、调节灰度等功能,大幅提升了服役电路的性能。
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。
光致变色材料的研究及其应用

光致变色材料的研究及其应用近年来,随着科技的进步,光致变色材料的研究越来越受到人们的关注。
光致变色材料是一种能够在光的作用下改变颜色的材料,它具有很好的应用前景,例如在生物医学、电子设备、光学器件等领域中均有广泛的应用。
在本文中,将探讨光致变色材料的研究及其应用。
一、光致变色材料的研究现状光致变色材料是一类具有特殊结构的材料,它能够在光的照射下改变颜色。
这一特性使得光致变色材料在很多方面都具有很好的应用前景。
近年来,随着各种新型光致变色材料的研究,在化学、物理等领域中,对其性能和应用的探索也越来越深入。
目前,光致变色材料的研究主要集中在以下几个方面:1.合成新型光致变色材料化学合成新型材料是光致变色材料研究的重要方向之一。
通过改变材料的分子结构,可以获得不同种类的光致变色材料,比如氧化锆、氧化铈、氧化钛等。
2.探究光致变色材料的结构与性能光致变色材料研究的另一个方向是探究其结构与性能之间的关系。
例如,通过研究材料的晶体结构和分子结构,可以探究其光致变色机理。
3.探索光致变色材料的应用领域除了合成新型材料和研究结构与性能关系之外,探究光致变色材料在各个领域的应用也是研究的一个热点。
例如,在环保领域,光致变色材料可用于污染物检测中;在生物医学领域,光致变色材料可用于药物输送;在电子设备领域,光致变色材料可用于制造柔性显示器等。
二、光致变色材料的应用现状光致变色材料的应用范围广泛,以下是几个典型的应用:1.生物医学领域生物医学领域是光致变色材料的一个重要应用领域。
在生物医学领域中,光致变色材料可以用来制备病毒检测器、蛋白质检测器、生物传感器等。
例如,利用光致变色材料作为药物输送载体,能够使药物精确地传递到病变组织中,从而实现精准治疗。
2.电子设备领域在电子设备领域中,光致变色材料的应用非常广泛。
比如,可用于制造柔性显示器、人工晶体、光学存储器等。
其中,光学存储器是光致变色材料的一个重要应用领域。
通过在材料上写入信息,可以实现高容量、高速度、低功耗的数据存储。
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吕沙东北林业大学材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨摘要:本文通过论述光致变色材料的研究及应用进展这一内容,可以清晰直观地了解到,当前我国的高技术研究领域重点将注意力放到了光致变色材料的研究上,对于光致变色材料来说,光致变色是材料在受到光照射程度下,所产生的一些化学反应,这种在光的照射下,可以呈现五颜六色的变色材料,其已经有150年的历史了,对于光致变色材料的研究具有很重要的意义,其发展还有更为远大的前景。
基于此,本文重点从关注光致变色材料的研究及应用进展进行思考和探索,并提出相应的建议,愿与大家共享。
关键词:变色材料;研究;应用进展一、不同类型光致变色材料的研究(一)有机光致变色材料有机光致变色材料具有修饰高,色泽丰富,光响应快等优点,大多数可以在200~400nm 的紫外光下活化。
对于某些有机物,该范围可以扩展到430nm,但可见光可以激活很少的有机物质。
颜色变化的机制主要包括双键的断裂和组合(键的均裂,键的分裂),异构体形成(质子转移互变异构化,顺反异构化),酸诱导变色,周环反应,氧化还原反应等。
有许多类型的有机光致变色材料,通过引入特定的官能团改性可以实现不同的研究目的。
目前,大多数研究主要是二芳基乙烯,俘精酸酐,螺吡喃,螺恶嗪,偶氮苯,席夫碱。
二芳基乙烯和俘精酸酐衍生物均表现出不可逆的光致变色性质,并且可用于光学存储器,开放式光学开关装置和显示器;通过光照产生的螺吡喃,萘并吡喃,螺恶嗪和偶氮苯的异构体表现出热力学不稳定性。
对于使用类型,给出了二芳基乙烯和螺吡喃有机光致变色材料的以下描述。
(二)二芳基乙烯类二芳基乙烯通过循环反应产生两种不同形式的开环和闭环。
原理图如图1所示。
这两种形式可以在不同波长的光的作用下相互转换。
吸收光谱的物理和化学性质,折射率,介电常数,氧化还原等也在转化过程中发生变化。
与其他光致变色材料相比,具有热稳定性好,抗疲劳,化学反应谱大,光敏性高,化学反应速度快等特点。
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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。
2 含氧、氮、硫杂螺环结构的光致变色化合物2.1 螺吡喃化合物1952 年Fisdher 和Hirshberg[4]首次发现了螺吡喃的光致变色性质, 1956年Hirshberg[5]第一次提出光成色与光漂白循环可构成化学记忆模型, 并可在化学信息存贮方面获得应用. 螺吡喃衍生物有好的着色能力和抗光致疲劳能力, 在数据记录和储存, 光控开关, 显示器和非线性光学等方面有潜在的应用前景.2.1.1光致变色原理大多数螺吡喃及其类似化合物表现出正向光致变色特性. 然而, 当这些化合物的结构带有羟基、羧基或氨基时, 则显示出“逆”向光致变色特性. 人们对其光致变色机理及结构进行了大量研究. 普遍认为, 此类化合物在光照下, 发生键的异裂形成偶极离子. 由于共轭程度了发生改变, 因此显示不同的颜色[6] 如下图(1)所示.但对开环体 2 的花菁结构, Kim 和Schulze 等[7,8]提出了比花菁更稳定的花菁盐结构.2.1.2螺吡喃化合物的制备吲哚啉螺吡喃5可由取代水杨醛与2-亚甲基吲哚啉衍生物(Fischer 碱)在有机溶剂中回流缩合而成, 如将1,3,3-三甲基-2-亚甲基吲哚 3 与羟基芳醛 4 在乙醇溶液中回流反应, 5 的收率为70%~98%[9] 如图(2)所示.由(2)图中3的亚甲基部分容易二聚, 为提高苯并噁唑螺吡喃的收率, 使用锍盐或氧鎓盐 6 作为亚甲基单元的前体, 可以很好地完成这一反应(Scheme 1).利用类似的方法, 合成了许多螺吡喃类化合物及其衍生物[10,11]. 2004~2007年孟继本等合成一系列的光致变色螺环化合物, 其典型代表物8, 9如Scheme 2所示.总之, 螺吡喃化合物合成方法已基本成熟, 今后应加强螺吡喃的修饰和化合物的设计研究, 通过改变合成方法减少对环境的影响, 以进一步提高产品纯度、收率和热稳定性.2.2 俘精酸酐类2.2.1简介俘精酸酐是芳取代的二亚甲基丁二酸配类化合物的统称,是最早被合成的有机光致变色化合物之一。
2.2.2俘精酸酐的制备1999年,Kiji[12]等报道了通过1,4一双杂环取代的丁炔一1,4-二醇的碳基化的方法来合成双杂环俘精酸酐化合物。
反应以Pd为催化剂,在高温高压下进行。
该方法开辟了一条合成双杂环俘精酸配的新路径,但合成条件苛刻,难以推广。
反应式如下图:俘精酸酐的合成近来,Asiri等[13]通过二乙基丁二酸盐与3,5一二甲氧基苯甲醛的两步连续stobbe缩合,制备出一种苍黄俘精酸酐。
在固态和溶液中,这种俘精酸酐在366啪光照射下都能变为粉红色。
在所给的基本条件下其与丙二腈缩聚时,发生Knovenagel类型的反应,开环生成亚甲基腈衍生物。
后者在366nrn紫外光照射下转换为红外活性的1.8a-DHN衍生物。
当溶剂的极性增强时,此1.8a-DHN衍生物发生显著的正溶剂化显色现象。
门克内木乐等[14]对俘精酸酐的光致各向异性进行了研究,将一种吡咯取代俘精酸酐掺杂于PMMA中形成薄膜,用650nm线偏振激光照射薄膜,在由呈色态转变为无色态时发生光致各向异性。
实验证明,这种吡咯俘精酸酐/PMMA 薄膜经偏振光诱导后在633nm处具有正单轴晶体特性,光轴方向平行于激发光振动方向。
这种各向异性在室温下可保存1~2天,用垂直于原偏振方向上的光或偏振光的照射可使各向异性消失。
当样品中存储的信息被彻底擦除后,光致各向异性可重新产生,材料表现出较好的抗疲劳性。
这一结果为俘精酸酐材料在光信息处理方面的应用提供了实验数据。
闻起强等首次报道了通过两步传统的Stobbe缩合反应合成双峡喃俘精酸酐化合物。
其所得结果与Kiji报道的不同之处在于:Kiji方法所得的双杂环俘精酸酐化合物的结构为ZZ式,而同起强等合成的双吠喃俘精酸酥化合物的结构为EE 式,两个反应中心的距离分别是0.3394nm和0.3406nm,有利于光致变色周环化反应的发生。
此目标产物和成色体的最大吸收峰分别为368nm和489nm,在一定的实验条件下仅观察到成色体和开环体之间的转化,这预示着此化合物可能具有良好的抗疲劳性能。
俘精酸酐具有良好的热稳定性和抗疲劳性,室温下能循环3万次。
但是对这类化合物的结构与动力学关系目前还不是很清楚,还需深入研究。
3有机光致变色高分子材料3.1有机光致变色材料的制备(1)光致变色高分子材料可以通过两种途径来制造,一种是通过化学共聚或接枝反应,将光致变色结构单元连接在聚合物的主链或支链上以达到变色的功能[15]在这方面,比较有代表性的探索有孙道鸣等人的研究,他们成功地合成了光致变色化合物1,3,3 三甲基螺吲哚啉2,3 [3H]萘并[2,1 b] [1,4]噁嗪(以下简记为I ),测定了其熔点,并用核磁共振红外吸收光谱质谱等仪器,进行了结构的确定并对合成的目标化合物进行了光致变色实验,将其制成高分子薄膜,光照后呈现蓝紫色,光敏性强抗疲劳性好,是良好的光致变色化合物下图是该实验目标化合物I的最终反应方程式:另外,徐晓明硕士合成了一系列新的含螺环和俘精酰亚胺不对称双变色基的光致变色化合物,并研究了其光致变色性能其中,对首次合成的同一个分子中含有螺毗喃和俘精酞亚胺的不对称双变色基的光致变色化合物的各种性质进行了测试,如最大吸收波长成色体的稳定性抗疲劳性等,发现这类化合物在各种溶剂中经紫外光照射后都呈现出与母体化合物不同的吸收波长,呈色体的稳定性和抗疲劳性比螺毗喃类化合物有较大地提高,是一类有优良变色性能的光致变色化合物3.2有机光致变色材料的制备(2)第二种方法是把光致变色材料与其它的功能型材料共混,使其混合后的聚合物具有变色的功能[16]如于伟利等人利用静电纺丝技术制备并表征了PVP Hg(HDz)2/PS Zn(HDz)2/PS, Cd(HDz)2/PS超细纤维其中的双硫腙汞/PS (Hg(HDz)2/PS )超细纤维具有光致变色性能通过对所得纤维进行光照比较,纤维颜色发生了明显的改变(橙红到深蓝)UV- Vis表征表明,光照后有顺式结构的双硫腙汞产生4光致变色材料的应用前景4.1信息存储元件利用光致变色化合物受不同强度和波长光照射时可反复循环变色的特点,可以将其制成计算机的记忆存储元件,实现信息的记忆与消除过程,其记录信息的密度大得难以想象,而且抗疲劳性能好,能快速写入和擦除信息。
这是新型记忆存储材料的一个新的发展方向4.2装饰和防护包装材料光致变色化合物可用作指甲漆、漆雕工艺品、T恤衫、墙壁纸等装饰品。
为了适应不同的需要,可将光致变色化合物加入到一般油墨或涂料用的胶粘剂、稀释剂等助剂中混合制成丝网印刷油墨或涂料;还可将光致变色化合物制成包装膜、建筑物的调光玻璃窗、汽车及飞机的屏风玻璃等,防护日光照射,保证安全。
4.3自显影全息记录照相这是利用光致变色材料的光敏性制作的一种新型自显影干法照相技术[2 81。
在透明胶片等支持体上涂一层很薄的光致变色物质(如螺吡喃、俘精酸酐等),其对可见光不感光,只对紫外光感光,从而形成有色影像。
这种成像方法分辨率高,不会发生操作误差,而且影像可以反正录制和消除。
4.4国防上的用途光致变色材料对强光特别敏感,因此可以用来制作强光辐剂量剂。
它能测量电离辐射,探测紫外线、X射线、7射线等的剂量。
如将其涂在飞船的外部,能快速精确地计量出高辐射的剂量。
光致变色材料还可以制成多层滤光器,控制辐射光的强度,防止紫外线对人眼及身体的伤害。
如果把高灵敏度的光致变色体系指示屏用于武器上,可记录飞机、军舰的行踪,形成可褪色的暂时痕迹。
5 展望20 世纪80 年代中期以来, 关于螺环化合物在光致变色过程中的光化学和光物理现象的研究非常活跃, 如今几乎渗透到各个高科技领域[17~22].目前, 正通过合理的机理来说明该类化合物特有的光致变色性质, 以期为研发性能更加优良的螺环光致变色材料提供理论指导.从优化骨架结构、改变重点位置的取代基、连接抗氧化基团等途径, 提高螺光致变色材料的抗疲劳性和热稳定性[23~27]有机光致变色高分子材料的研究及其在各个领域中良好的应用性已给社会带来了巨大的益处,同时,科学家们仍在开发新型材料其中,光致变色夜景高分子和具有光致变色特性的杂多化合物的合成均是当今研究的热点此外,纳米技术和无机/有机复合技术的发展也为光致变色材料的研究注入了新的活力。
参考文献[1]F an Meigong.Photon nlode optical storage and photochro—mic materialsI J Pmgress Chem,1997,(9):170[2]冯晓强,陈烽,侯询.光致变色的研究进展[J].应用光学,2000,21(3):1[3]l ric M and Maeda S.Jpn.Kokai Tokkyo Koho Jp61 186390(1986).[4]Fischer, E.; Hirshberg, Y. J. Chem. Soc. 1952, 4522.[5]Hirshberg, Y. J. Am. Chem. Soc. 1956, 78, 2304.[6]Stela, M.; Bojana, J.; Ekaterina, B.; Latchezar, A. J. Photo-chem.Photobiol. A: Chem. 2004, 163, 121.[7]Kim, D. M.; Kang, H.; Lee, Y. S. J. Nonlinear Opt. Phys. Mater.2004, 13, 575.[8]Schulze, D.; Hallmeier, K. H.; Wett, D.; Szargan, R. J.Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 2006, 151, 204.[9]Ren, J.-Q.; Ye, C.-P.; Ge, Q.-H. Dyestuffs Color 2004, 41, 68 (in Chinese).(任家强, 叶楚平, 葛汉青, 染料与染色, 2004, 41, 68.) [10]Evans, R. A.; Hanley, T. L.; Skidmore, M. A.; Davis, T. P.; Such, G.K.; Yee, L. H. Nat. Mater. 2005, 4, 250.[11]Coelho, P. J.; Salvador, M. A.; Oliveira, M. M.; Carvalho, L. M.Tetrahedron 2004, 60, 2593.[12]Kiji,okano K,Takemoto A.A convenient and generalsynthetic method fophotochromic fulgides by palladiunl-cat—alyzed carbonylation of 2-butyne_1,4一diols[J].Mol CrystLiq Cryst,2000,344:235[13]Asiri,Abdullall Mohamed.Synthesis and photOchromism of E,E-3,4-(3,5-dirnethOxyberlzylidene)succinic anhydride and itsinfrared active 2-dicyanomethylene derivative[J].JPhotOchernistry Photobiology A:Chenlistry,2003,1:1 [14]门克内木乐,姚保利,等.吡咯俘精酸酐的光致各向异性研究[J].光子学报,2004,33(5):581[15]胡增权无机高分子复合光致变色材料的制备与表征长春理工大学硕士学位论文,2004.[16]孙道鸣等螺噁嗪类有机光致变色化合物的合成与波谱研究防化学报,2004,(2).[17]Gong, Y.; Li, Y.-G.; Li, H. Chin. J. Chem. 2006, 24(9), 1148. [18]Shen, K. H.; Han, J. G.; Zhang G. Chem. Res. Chin. Univ.2006, 22(4), 505[19]Guo, H.; Zou, W. X.; Ji, Q.; Meng, J.-B. Chin. Chem. Lett.2005, 16(6), 51.[20]Zhang, Q.-Z.; Yin, X.-Y.; Li, A.-X. Acta Chim. Sinica 2006, 64(16), 1473 (in Chinese).(张其震, 殷晓颖, 李爱香, 化学学报, 2006, 64(16),1473.)[21]Wang, Y.; Zhang, Q.-Z. Acta Chim. Sinica 2006, 64(15), 1593 (in Chinese).(王艳, 张其震, 化学学报, 2006, 64(15), 1593.)[22]Feng, C.-G.; Wang, J.-Y. Chin. J. Org. Chem. 2006, 26(7), 1012 (in Chinses).(冯长根, 王建营, 有机化学, 2006, 26(7), 1012.)[23]Abdullah. A.; Roxburgh, C. J.; Sammes, P. G. Dyes Pigm.2008, 76, 319.[24]Zhang,, Q.; Ning, Z.-J.; Yan, Y.-L.; Qian, S.-X. Macromol.Rapid Commun. 2008, 29, 193.[25]Tan, T.-F.; Meng, J.-B. Chem. J. Chin. Univ. 2000, 21, 717 (in Chinese).(谈廷风, 孟继本, 高等学校化学学报, 2000, 21, 717.) [26]Shen, K.-H.; Han, J.-G.; Zhang, G.; Cui, D. X. Acta Chim.Sinica 2007, 65, 542 (in Chinese).(申凯华, 韩建国, 张刚, 崔东熏, 化学学报, 2007, 65,542.)[27]Laptev, A. V.; Belikov, N. E.; Lukin, A. Y. Russ. J. Bioorg.Chem. 2008, 34, 252.。