常见有机光致变色体系的研究现状
有机光致变色与存储材料的研究现状
有机光致变色与存储材料的研究现状材料化学摘要本文综述了最近十年来在有机光致变色存储材料方面的进展。
重点介绍了二芳基乙烯化合物光致变色性能的相关内容。
引言21 世纪是信息时代, 海量信息存储与高速传输成为进一步发展信息高技术产业的要求, 光信息存储已成为当今公认的重大科学技术领域的前沿课题之一. 而且随着现代科学技术的迅猛发展, 许多领域的研究开发水平都达到了前所未有的高度, 人类对计算机、电子、生物技术、材料等诸多学科提出了更高的发展要求, 需要更加快速、大容量的信息存储材料, 响应时间上甚至希望能够达到纳秒、皮秒级, 最终的目标是在分子水平甚至原子水平上存储信息. 高性能的有机光致变色材料正是能够满足这种要求的极具潜力的存储材料之一, 因为光致变色材料是以光子方式记录信息, 一旦实用化, 将实现人们所期待的光存储高速度、大容量的特性.基本概念与原理介绍在外界激发源的作用下，一种物质或一个体系发生颜色明显变化的现象称为变色性。
一、光致变色现象(photochromism)：光致变色是指一种化合物A受到一定波长(λ1)的光照射时，可发生光化学反应得到产物B，A 和B的颜色（即对光的吸收）明显不同。
B在另外一束光(λ2 )的照射下或经加热又可恢复到原来的形式A。
光致变色是一种可逆的化学反应，这是一个重要的判断标准。
这种在光的作用下能够发生可逆颜色变化的化合物，称为光致变色化合物。
分子能够可逆地在两种不同吸收光谱的状态之间的转化，至少有一个反应是光激发的。
当然，两种不同的形态不仅是它们的吸收光谱不同，也可以是其它参数如氧化还原电位、电介质常数等的不同。
在光作用下发生的不可逆反应，也可导致颜色的变化，只属于一般的光化学范畴，而不属于光致变色范畴。
二、光致变色存储的工作原理光盘记录的基本原理都是基于记录介质受激光辐射后所发生的物理或化学变化为基础的。
光致变色材料作记录介质时,其具体记录过程是:首先用波长λ1的光(擦除光) 照射,将存储介质由状态A 转变到状态B。
有机光致变色自由基化合物研究进展
有机光致变⾊⾃由基化合物研究进展有机光致变⾊⾃由基化合物研究进展摘要：本⽂对近年来有机光致变⾊⾃由基化合物的研究进展进⾏综述，着重介绍了联茚满烯⼆酮类⾃由基衍⽣物的发展，对⾃由基的⽣成和变⾊机理做了较为细致的介绍。
关键词：光致变⾊，光致磁性，(联茚满)⼆羟基烯⼆酮，机⾃由基前⾔作为⼈类社会⽣活的物质基础，材料、能源、与信息并列为现代科学技术的三⼤⽀柱。
⾼新技术的发展与应⽤给⼈们的⽣产⽣活带来极⼤的⽅便，同时也激励着⼈们向更⾼的⽬标奋进。
然⽽，所有这些⾼新技术的发展与应⽤⽆⼀不依赖于新的特殊材料的发展与应⽤，它们不断引起⽣产⼒的巨⼤变⾰，推动社会向前发展。
在当今社会，随着⼈类社会的不断进步及科学技术⽔平的不断提⾼，对材料的要求也越来越⾼，迫使⼈们不断研制开发各种新型材料，使之向着信息化、功能化、多元化和智能化的⽅向发展［1］。
在材料科学领域．⽆机材料是被⼴泛应⽤于⽣产⽣活各个部门的⼀类传统型材料。
但是，由于其受到种类、密度和加⼯条件的限制，新产品的研制开发相对缓慢，已渐渐不能满⾜⾼新技术领域快速发展的需要。
在这种情况下，20世纪80年代，有机固体功能材料应运⽽⽣，并很快获得了迅猛的发展，取得了丰硕的研究成果。
各国政府和企业纷纷投资，激烈竞争；各种国际学术会议接踵⽽来［2］，若⼲学术刊物也相继出现［3］。
有机固体功能材料［4］是⼀门多学科交叉的边缘学科，涉及到有机化学、⽆机化学、⾼分⼦化学、固体物理和材料科学等，研究成果遍及有机半导体、有机光导体、有机导体和超导体、导电聚合物、有机⾮线性光学材料、有机铁磁体等各个新型的功能材料研究领域。
⽽且，有机分⼦的多样性使设计、合成具有光、电、磁等多种物理性质的化合物成为可能；同⼀化合物所表现出来的物理或化学性质可以相互关联或具有协同效应。
因此，由多功能的有机化合物制备多功能有机固体材料具有更重⼤的理论意义和更⼴阔的应⽤前景，并逐渐成为有机固体功能材料领域中最热门的话题。
2023年光致变色材料行业市场分析现状
2023年光致变色材料行业市场分析现状光致变色材料是一种能够在受到阳光或紫外线照射后改变颜色的材料。
它具有广泛的应用领域，如光致变色眼镜、光致变色涂料、光致变色纺织品等。
随着人们对环境保护和健康的关注度提高，光致变色材料的需求也越来越大。
本文将对光致变色材料行业的市场分析现状进行概述。
光致变色材料行业的市场规模不断扩大，其主要驱动因素包括技术进步、产品多样化和市场需求增长。
随着人们对可持续发展的要求不断提高，光致变色材料在节能减排、智能家居等领域的应用也越来越广泛。
例如，光致变色节能窗户可以根据天气情况自动调节透光度，降低空调的使用频率，实现能源的节约。
光致变色材料行业的发展受到技术水平的限制。
目前，光致变色材料的技术主要以有机化合物为主，热变色性能较差，耐候性较低。
此外，光致变色材料的生产成本较高，导致产品价格较贵。
这些因素限制了光致变色材料在一些领域的广泛应用。
光致变色材料行业的竞争格局较为激烈，市场份额主要被几家大型企业垄断。
这些企业拥有较强的研发实力和生产能力，能够推出更具创新性和竞争力的产品。
此外，光致变色材料行业的进入壁垒较高，包括技术门槛、资金实力和市场渠道等，使得新进入者难以进入市场。
因此，光致变色材料行业的竞争主要集中在已有企业之间。
光致变色材料行业的发展前景广阔。
随着技术的不断进步和市场需求的增长，光致变色材料的应用领域将进一步扩展。
例如，光致变色材料可以用于智能手机和电视屏幕的显示，通过自动调节屏幕亮度和色彩，减少对眼睛的损伤。
此外，光致变色材料还可以应用于智能建筑、智能家居等领域，提高生活质量和节约能源。
总的来说，光致变色材料行业市场分析现状显示其发展前景广阔。
虽然行业面临一些技术和市场挑战，但随着技术的不断进步和市场需求的增长，光致变色材料有望在更多领域得到应用并带动行业的快速发展。
光致变色材料及其应用前景
光致变色材料及其应用前景一、光致变色材料光致变色指的是某些化合物在确定的波长和强度的光作用下分子构造会发生变化，从而导致其对光的吸取峰值即颜色的相应转变，且这种转变一般是可逆的。
人类觉察光致变色现象已有一百多年的历史。
第一个成功的商业应用始于 20 世纪 60 年月，美国的Corning 工作室的两位材料学家Amistead 和Stooky 首先觉察了含卤化银(AgX)玻璃的可逆光致变色性能[4]，随后人们对其机理和应用作了大量争论并开发出变色眼镜。
但由于其较高的本钱及简洁的加工技术，不适于制作大面积光色玻璃，限制了其在建筑领域的商业应用。
此后 AgX 光致变色的应用重心转向了价格廉价且质量较轻的聚合物基材料，而各种型光致变色材料的性能及其应用也开头了系统争论。
二、原理不同类型的光致变色材料具有不同的变色机理，尤其是无机光致变色材料的变色机理与有机材料有明显的区别。
光致变色材料典型无机体系的光致变色效应伴随着可逆的氧化-复原反响，如WO3 为半导体材料，其变色机理可用 1975 年由Faughnan 提出的双电荷注入/抽出模型解释，即在紫外光照耀下，价带中电子被激发到导带中，产生电子空穴对，随后光生电子被W(VI)捕获，生成W(V)，同时间生空穴氧化薄膜内部或外表的复原物种，生成质子 H+，注入薄膜内部，与被复原的氧化物结合生成蓝色的钨青铜HxWO3，该蓝色是由于W(V)价带中电子向W(VI)导带跃迁的结果。
另一种变色机理是 Schirmer 等在 1980 年所提出的小极化子模型，他们认为，光谱吸取是由于不等价的2 个钨原子之间的极化子跃迁所产生，即注入电子被局域在W(V) 位置上，并对四周的晶格产生极化作用，形成小极化子。
入射光子被这些极化子吸取，从一种状态变到另一种状态，可简洁表示如下：WA(V)-O-WB(VI)→WA(VI)-O-WB(V) 由于上述变化不会引起材料晶体构造的破坏，因此典型无机材料的光致变色效应具有良好的可逆性和耐疲乏性能。
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。
2023年光致变色材料行业市场环境分析
2023年光致变色材料行业市场环境分析光致变色材料是指当暴露于光照下或改变温度等条件时，其颜色或光谱吸收、荧光等性质发生明显变化，且变化可逆的材料。
这种材料具有高光响应性能和反应速度快的特点，而且能够随着温度和光线的变化而改变颜色和光谱，因此被广泛应用于智能光学器件、织物、涂料、印刷等领域，是当前材料科学领域中的一个热点。
市场需求分析近年来，随着全球化和市场经济的快速发展，国内外智能材料的需求迅速增长。
光致变色材料作为一种新兴的功能材料，由于其特殊的颜色变化效应和广泛的应用前景，成为国内外科研机构和生产厂家的研究热点。
在国内市场方面，目前，光致变色材料主要应用于电子印刷、智能玻璃、液晶显示器等领域。
而在国外市场方面，光致变色材料主要应用于智能玻璃、汽车领域等。
现代生产技术的高度发展和市场需求的日益增长，为这一行业的发展提供了广阔的空间。
市场竞争分析在当前市场竞争激烈的情况下，光致变色材料行业的竞争主要体现在技术和价格两个方面。
随着国内外制造业的快速发展，光致变色材料生产企业千差万别，无论在产能、产品质量还是市场份额等方面都有巨大的差异。
因此，企业需要在技术上不断创新和提高生产效率，以适应市场不断变化和升级的需求，并且在价格上与其他企业形成竞争优势以占据市场份额。
潜在风险分析在光致变色材料行业的发展中，可能存在质量风险、技术风险、市场风险等多种风险。
首先，由于生产技术的不断提高和竞争压力的日益加大，各类企业为了降低生产成本，可能会出现部分企业一些劣质光致变色材料的情况。
其次，由于该行业的技术门槛较高，如果企业不能持续不断地进行技术升级和研发，可能会失去市场竞争力。
最后，市场风险也是光致变色材料行业需要面对的，由于市场竞争激烈，如果企业市场定位不准，产品推广不力，就可能无法占据市场份额。
政策环境分析目前，国内针对光致变色材料的政策环境正在逐步完善和改善。
政府鼓励产业新兴领域产业政策、产业布局政策、人才政策、发展基金等政策，优化科技服务体系，发挥市场作用，形成有效的积极政策支持。
有机光电材料的光致变色性能研究
有机光电材料的光致变色性能研究近年来，有机光电材料在科学研究和工业应用中逐渐崭露头角。
其中，光致变色性能作为有机光电材料的重要特性之一备受关注。
本文旨在探讨有机光电材料的光致变色性能研究，以期加深人们对该领域的了解，并探索其应用前景。
1. 光致变色性能的基本原理有机光电材料的光致变色性能是指在光照射下，材料的颜色、透明度或各项物理性质发生可逆性改变。
这一性能的实现主要依赖于分子结构的设计和调控。
通过改变材料中的电子结构、共轭系统以及有机基团的取代位置和类型等控制因素，可以实现有机光电材料的光致变色效果。
2. 光致变色性能的研究方法为了深入研究有机光电材料的光致变色性能，科学家们采用了多种方法和技术。
其中，光谱分析是常用的一种方法。
通过利用UV-Vis吸收光谱、红外光谱以及拉曼光谱等技术，可以分析材料在不同光照条件下的吸收、反射、透射等特性变化，从而揭示其变色机制。
此外，热分析技术、电化学分析和X射线衍射等手段也可以为研究人员提供更加详尽的信息。
3. 光致变色性能的影响因素有机光电材料的光致变色性能受多个因素影响。
一方面，材料的共轭结构对其光致变色效果有显著影响。
通过合理设计材料结构，如引入共轭体系、调控共轭长度和扩展共轭范围等，可以提高材料的光敏感性和色彩变化范围。
另一方面，外界环境因素，如光照强度、温度和湿度等也会对光致变色性能产生影响。
因此，在研究和应用中需充分考虑这些影响因素。
4. 光致变色性能的应用展望有机光电材料的光致变色性能具有广阔的应用前景。
首先，该性能可应用于光存储器件领域，用于数据存储和信息传输。
其次，在光敏显示技术中，光致变色材料能够通过改变颜色和透明度，实现显示屏的切换和层次感的表达。
此外，光致变色性能还可以用于制备可调控的光学滤波器和光学开关等器件，应用于光电子学和信息科学领域。
总结：有机光电材料的光致变色性能是该领域的研究热点之一。
通过深入探索其基本原理、研究方法和影响因素，我们可以更好地理解和应用这一特性。
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。
2023年光致变色材料行业市场研究报告
2023年光致变色材料行业市场研究报告光致变色材料是一类能够在光照下发生颜色变化的材料，其在许多领域都有广泛的应用。
本文将对光致变色材料行业市场进行研究，包括市场规模、市场趋势、竞争格局、发展前景等方面的内容。
一、市场规模光致变色材料市场的规模庞大，呈现出逐年增长的趋势。
根据市场研究机构的数据，2019年全球光致变色材料市场规模超过50亿美元，预计到2025年将达到100亿美元以上。
其中，亚太地区是光致变色材料市场的主要消费地区，占据了全球市场的较大份额。
随着全球经济的不断发展和人们对高附加值产品的需求增加，光致变色材料市场的规模有望进一步扩大。
二、市场趋势1. 新材料研发推动市场增长：目前，光致变色材料市场主要以有机化合物为主，但随着人们对环保和能源节约意识的提高，无机材料和纳米材料正在逐渐应用于光致变色材料领域，未来有望推动市场增长。
2. 应用领域多样化：光致变色材料在多个领域有广泛的应用，包括智能玻璃、显示屏、传感器、荧光染料等。
特别是智能玻璃领域，光致变色材料的应用前景十分广阔，有望成为市场增长的主要驱动力。
3. 技术创新提升产品性能：随着技术的不断进步，光致变色材料的变色速度、可靠性和稳定性得到了大幅提升。
新材料的研发、生产技术的改进以及设备的升级，将进一步推动市场的发展。
三、竞争格局光致变色材料市场存在着较为激烈的竞争，主要竞争者来自全球各地的企业。
市场上的主要参与者包括日本的井上化学、美国的恩奇纳、德国的布鲁克陶氏、中国的晶奇科技等。
这些企业在技术研发、生产规模、市场份额等方面都具备一定的竞争优势。
随着光致变色材料市场的发展，新的参与者也将陆续进入市场。
为了在市场竞争中保持竞争力，企业需要不断提高技术水平、优化产品结构、拓展新的应用领域。
四、发展前景光致变色材料市场在未来有很大的发展潜力。
随着人们对环保、节能、智能化产品的需求不断增加，光致变色材料在智能玻璃、建筑材料、电子显示等领域的应用前景广阔。
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。
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常见有机光致变色体系的研究现状任 伟,王立艳(吉林建筑工程学院材料科学与工程学院,吉林 长春 130021)摘 要:介绍了常见的有机光致变色材料体系,光致变色材料在染料、民用品等方面的应用,开发有机光致变色材料作为记录介质的光盘,已成为高技术领域的一项重大课题。
综述了光致变色材料在国际和国内的研究现状。
光致变色材料是当前高科技领域重要的研究课题,光致变色材料在光信息存储的高科技领域、在防伪材料、装饰材料、具有广阔的应用价值和发展前景。
关键词:有机光致变色;变色材料;光致变色化合物The R ecent Advance i n the Organic Photochro m ic Syste mRE N W ei ,WANG L i -yan(Co llege ofM ateri a l Science and Eng ineeri n g ,Jili n A rch itectural and C i v ilEng i n eeri n g I nstitute ,Jilin Changchun 130021,China)Abst ract :The co mm on or gan ic photochro m ic m ateria l syste m,the application of photochro m ic m ateria l i n dyestuff and civilian use w ere introduced .O r ganic pho tochr o m i c m ateria l as the recording m edi u m beca m e m ajor issue in h i g h-tech fie l d s .And the pho tochr o m ic m aterials in the do m estic and i n ternati o na l research sit u ation w ere rev ie w ed .Pho tochr o m ic m ateria l as reco r d i n g m ed i u m had broad app lication value and prospect i n Anti-Counterfeiti n g Pri n ting M ateri a ls and decorati v e m ateria.lK ey w ords :organic pho tochr o m ic ;disco loration m ateria;l pho tochr o m ic co m pounds作者简介:任伟(1973-),男,哈尔滨工业大学,硕士,讲师,主要从事光致变色材料的研究。
E -m ai:l R W 730131@163.co m1 常见有机光致变色体系简介20世纪50年代,H irshberg 提出了光致变色现象(pho tochro m i s m )。
光致变色现象是指一个化合物(A )在受到一定波长的光照射时,可进行特定的化学反应,获得产物(B ),由于结构改变导致其吸收光谱发生明显的变化。
而在另一波长的光照下或热的作用下,又能恢复到原来的形式,其光致变色反应可用下式表示[1]。
(1)光致变色是一种可逆的化学变化,这是一个重要的判断标准。
通常情况下,A 是无色体,从A 到B 的转化要用近似于物种A 的最大吸收波长处(一般在紫外区)的光激发;B 一般为呈色体,其最大吸收波长在可见光区。
目前,对光致变色材料的进一步研究发现,有些化合物在某溶剂中存在逆光致变色现象。
有机光致变色物质按其光致变色反应类型可大致分为以下几类。
1.1 键的异裂螺吡喃和螺噁嗪的光致变色都属于这种类型,当用紫外光激发无色的螺吡喃或螺噁嗪时,即可导致螺碳-氧键的异裂,生成吸收在长波区域的开环的部花菁类化合物。
螺噁嗪是在螺吡喃基础上研究而成的,但抗疲劳性能较螺吡喃大大提高。
螺噁嗪的光致变色反应机理如图1所示。
图1 螺噁嗪的光致变色过程1.2 顺反异构偶氮苯类、苄叉苯胺类等都属于顺反异构变色机理,偶氮苯的光致变色反应过程如图2所示。
图2 偶氮苯的光致变色反应过程1.3 周环反应俘精酸酐和二芳基乙烯的光致变色反应机理均属于周环反应,如图3和图4所示。
俘精酸酐因具有耐疲劳度高、热稳定性好等特点,成为一类性能优良的可擦重写光子型存储材料。
62 广州化工2010年38卷第12期图3 俘精酸酐光致变色反应过程二芳基乙烯乙烯分子具有良好的热稳定性和耐疲劳性,Irie 等人指出在二芳基乙烯分子中引入环状烯烃可以控制二芳基乙烯的顺反异构,使其光致变色机理变为周环反应机理,提高光反应效率。
研究表明,五元环烯烃成为最常见的环状烯烃,其中二芳基全氟代环戊烯热稳定性和抗疲劳性能非常出色。
图4 二芳基全氟代环戊烯的光致变色过程除此之外,还有氧化还原反应体系、质子转移互变异构、键的均裂等反应机理的光致变色体系。
目前,对光致变色材料的研究大都集中在俘精酸酐、二芳基乙烯、螺吡喃、螺噁嗪等体系上,通过不断改变光致变色母体上的取代基,制备出许多性能优良的光致变色化合物。
而且最有实际应用价值的研究课题是光致变色聚合物的研究,人们将光致变色化合物与不同种类的聚合物相结合,提高光致变色材料的抗疲劳性能和热稳定性,达到实际应用的目的。
这是目前国内外光致变色材料领域研究的热点[2]。
2 国外有机光致变色材料的研究现状光致变色材料重要的科学意义和诱人的应用前景已引起世界各国的重视。
国际上一些著名大学、研究单位和公司,如美国的加州大学、I B M 公司和X erox 公司、加拿大的多伦多大学和国家研究院、法国的巴黎大学、德国的马普研究所、以色列的W e iz m ann 科学研究所、日本的筑波大学和K anebo 有限公司等都在大力开展光致变色材料和器件的开发,发表的论文和专利与日俱增[3]。
目前,光致变色材料在染料、民用品等方面已有少量的应用,开发有机光致变色材料作为记录介质的光盘,已成为高技术领域的一项重大课题,世界发达国家都投入了大量资金,尤其以日本最为突出。
美国PPG 公司已将光致变色材料应用于有机高分子变色镜上;光致变色墨水方面的应用已有专利报道。
韩国的庆北大学(K yungpook N ati onal U n i ve rs i ty )的Sung -H oon K i m 等人合成了各种光致变色化合物和聚合物,利用自组装技术将光致变色分子制备成光致变色薄膜,对光致变色材料的研究做了大量工作,推动了光致变色材料研究进展。
美国佛罗里达州的迈阿密大学的M assi m iliano T om as u l o 等人最近报道了一系列新型的光致变色化合物的合成,并深入研究了其光谱特性。
国际上关于光致变色材料方面权威性专著有三本。
一是20世纪70年代初期由Bro w n 编著的 Pho tochro m i so m !一书,详尽介绍了有机光致变色化合物的发展历史及研究概况;另一本为1990年H.D urr and H.Bouas-l aurent 主编的 Pho tochro m iso m:M o l ecules and Syste m s !一书,主要介绍了七八十年代光致变色的进展;而最新的理论和应用研究在C rano 和G ug li e l m itti 主编的 O rganic Pho tochro m ic and Ther m ochrom ic Compounds !一书中得到了充分论述。
90年代,逐步发展成了光致变色学(photochro m ics)的概念[4]。
虽然世界各国对光致变色材料的研究取得了一定成绩,但均处于研究阶段,离商品化还有很大距离,因此光致变色材料在国际上具有广阔的发展空间。
3 国内有机光致变色材料的研究现状我国开展光致变色材料的研究起步较晚,近几年取得了可喜的成绩。
中国科学院感光化学研究所的樊美公等人对光致变色材料进行了大量深入的研究,取得了显著的成绩。
出版了 光化学基本原理与光子学材料科学!著作,书中利用一章节详细介绍了有机光致变色材料的基本理论,为从事光致变色材料的研究者提供了很大帮助。
近十年来,樊美公教授的课题组申请了多项光致变色材料方面的专利,发表了大量的研究论文。
重点研究了俘精酸酐类、二芳杂环乙烯类、螺噁嗪类等光致变色化合物、光致变色聚合物的合成、光致变色反应机理、以及光致变色材料在光信息存储等领域的应用研究。
南开大学孟继本等科研人员已合成了100多种新的有机光致变色材料,援权和申请了五项专利。
专利如:螺环类光致变色化合物及其制备方法,已经应用于南开大学戈德防伪技术公司[5]。
孟继本教授的课题组光致变色材料产品已通过中试实验,年产数吨。
近年来,该研究小组正进一步开发光致变色材料在民用品如光致变色涂料、光致变色纺织品、光致变色安全玻璃膜方面的应用配方。
四川大学的谢明贵教授课题组在光致变色材料的研究方面也取得了显著成果。
另外还有许多科研人员都在进行光致变色材料的研究,如西北师范大学的傅正生课题组、大连理工大学的申凯华课题组等对此均做了大量的工作。
4 结 论从国内外的研究现状看,光致变色材料的研究是目前国际上重要的研究课题,光致变色材料在光信息存储的高科技领域、在防伪材料、装饰材料、民用品等方面均具有潜在的应用价值,因此,光致变色材料具有很大的发展空间和广阔的应用市场。
参考文献[1] 黄震年,赵伟利,樊美公.光存储用有机光致变色新材料∀∀∀二芳杂环基乙烯化合物研究概况[J ].化学通报,1996,12(30):16-21.[2] 樊美公,明阳福,于联合.浮精酸酐和螺噁嗪光致变色机理及取代基效应[J].中国科学(B 辑化学生命科学地学),1995,10(15):1009-1015.[3] 范丛斌,章洛汗,蒲守志.双光子诱导有机光致变色材料的研究进展[J].现代化工,2009,10(20):31-36.[4] 杨松杰,田禾.有机光致变色材料最新研究进展[J].化工学报,2003,04(30):497-507.[5] 孙家跃,纪毅东,杜海燕.有机光致变色材料及其在防伪技术中的应用[J].化工新型材料,2009,8(15):4-6.63 2010年38卷第12期广州化工。