光致變色高分子材料

1、關(guān)于光致變色高分子材料第1頁，共25頁，2022年，5月20日，9點44分，星期四提 綱一.概 述二.相 關(guān) 機 理三.分 類 介 紹四.科 研 設(shè) 想第2頁，共25頁，2022年，5月20日，9點44分，星期四 一、概 述 本 節(jié) 內(nèi) 容光致變色高分子的定義光致變色高分子的分類光致變色高分子的研究進展光致變色高分子的應(yīng)用前景第3頁，共25頁，2022年，5月20日，9點44分，星期四1.光致變色高分子材料的定義 在光的作用下能可逆地發(fā)生顏色變化的高分子材料稱為光致變色高分子材 料。這類材料在光照射下，化學(xué)結(jié)構(gòu)會發(fā)生某種可逆性變化，因而對光的吸收光譜也會發(fā)生某種改變，從外觀上看是 相應(yīng)地產(chǎn)生顏

2、色變化。第4頁，共25頁，2022年，5月20日，9點44分，星期四2.光致變色高分子材料的分類 a.根據(jù)變色機理（后面詳述）不同，分T 類和P類。 b.根據(jù)發(fā)色基團不同的分類，將在后續(xù)相關(guān)機理部分詳細(xì)敘述。 第5頁，共25頁，2022年，5月20日，9點44分，星期四3.光致變色高分子材料研究進展引入側(cè)鏈功能性染料引入主鏈與高分子共混光致變色高分子材料其他功能高分子多功能高分子材料第6頁，共25頁，2022年，5月20日，9點44分，星期四功能高分子材料發(fā)展水平評價結(jié)果名稱評價值所處階段分離膜52.0發(fā)展活躍期導(dǎo)電性能材料46.2發(fā)展期磁性材料38.9初創(chuàng)發(fā)展期溶致液晶材料37.3發(fā)展活躍期

3、光色互變材料35.5發(fā)展期電敏材料35.2發(fā)展期第7頁，共25頁，2022年，5月20日，9點44分，星期四4.光致變色高分子材料應(yīng)用前景 護目鏡，太陽鏡。能自動調(diào)節(jié)室內(nèi)光線的窗玻璃，建筑物裝飾玻璃，光閘和偽裝材料。在軍事上可作為密寫信息材料，偽裝隱蔽色，動態(tài)圖象顯示等。Fig. 光致變色與光子器件.caj第8頁，共25頁，2022年，5月20日，9點44分，星期四二.相 關(guān) 機 理本 節(jié) 內(nèi) 容光致變色基本原理光致變色存儲信息基本原理 3. 可逆光調(diào)節(jié)基本原理第9頁，共25頁，2022年，5月20日，9點44分，星期四1.光致變色基本原理光致變色包括光物理和光化學(xué)過程變色。 對于光物理過程變

4、色，有機物質(zhì)吸收光而激發(fā)生成分子激發(fā)態(tài)，主要是形成激發(fā)三線態(tài)，處于激發(fā)三線態(tài)的物質(zhì)進行三線態(tài)三線態(tài)躍遷，此時伴隨有特征的吸收光譜變化而導(dǎo)致光致變色。第10頁，共25頁，2022年，5月20日，9點44分，星期四對于光化學(xué)變色，其機理歸納在下表中順反異構(gòu)反應(yīng)吸收波長紅移氧化還原反應(yīng)氧化態(tài)和還原態(tài)顏色不同離解反應(yīng)環(huán)化反應(yīng)吸收波長紅移氫轉(zhuǎn)移互變異構(gòu)化反應(yīng)第11頁，共25頁，2022年，5月20日，9點44分，星期四2.光致變色存儲信息基本原理狀態(tài)1狀態(tài)2被照射部分逆轉(zhuǎn)為狀態(tài)1， “0”未被照射部分仍處于狀態(tài)2，“1”12第12頁，共25頁，2022年，5月20日，9點44分，星期四3.可逆光調(diào)節(jié)作用

5、的基本原理 可逆光調(diào)節(jié)作用的實質(zhì)性原理仍然是基于光致異構(gòu)化的結(jié)果。 通過光的作用使高分子發(fā)生異構(gòu)變化，進而使其某一活性在“on”和“off”狀態(tài)交替變化。 光力學(xué)現(xiàn)象也是一種光調(diào)節(jié)作用，在光色變化的同時，高分子還含有34%的尺寸變化，光照停止后會慢慢回復(fù)。光力學(xué)現(xiàn)象可將光能轉(zhuǎn)化為機械能。第13頁，共25頁，2022年，5月20日，9點44分，星期四三.分類介紹本 節(jié) 內(nèi) 容（分類介紹下列光致變色高分子）含亞甲胺結(jié)構(gòu)類型含硫卡巴腙結(jié)構(gòu)類型偶氮苯型聚聯(lián)吡啶型含茚二酮結(jié)構(gòu)型含噻嗪結(jié)構(gòu)型含螺結(jié)構(gòu)型物理摻雜型第14頁，共25頁，2022年，5月20日，9點44分，星期四1.含亞甲胺結(jié)構(gòu)類型 在光照射下亞

6、甲胺基鄰位羥基上的氫發(fā)生分子內(nèi)遷移，使順式烯醇轉(zhuǎn)化為反式酮，從而導(dǎo)致吸收光譜的變化。 第15頁，共25頁，2022年，5月20日，9點44分，星期四2.含硫卡巴腙結(jié)構(gòu)類型 目前主要集中為對苯基汞二硫腙絡(luò)合物與苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酰胺等共聚。第16頁，共25頁，2022年，5月20日，9點44分，星期四3.偶氮苯型 光致變色由偶氮苯的順反異構(gòu)引起。a.含乙烯的偶氮化合物與其它烯類單體共聚。b.高分子與重氮（或偶氮）化合物反應(yīng)。c.偶氮二苯甲酸與其它的二元胺和二元羧酸共聚。d.把偶氮苯結(jié)構(gòu)引入到聚肽的側(cè)鏈中。第17頁，共25頁，2022年，5月20日，9點44分，星期四4.聚聯(lián)

7、吡啶型 在光照射下通過氧化還原反應(yīng)而變色。第18頁，共25頁，2022年，5月20日，9點44分，星期四5.含茚二酮結(jié)構(gòu)型 2-取代-1，3-茚二酮在光照下幾乎100%的異構(gòu)化為亞烷基苯并呋喃酮。2-取代-1，3-茚二酮亞烷基苯并呋喃酮 右圖的化合物與聚乙酸乙酯反應(yīng)，經(jīng)酯交換作用制得（含茚二酮單元）的光致變色高分子。2-取代-1，3-茚二酮的異構(gòu)化行為帶羧基的茚二酮衍生物第19頁，共25頁，2022年，5月20日，9點44分，星期四6.含噻嗪結(jié)構(gòu)型 變色是氧化-還原反應(yīng)的結(jié)果，其氧化態(tài)是有色的，還原態(tài)是無色的。 通過N-羥甲基丙烯酰胺與丙烯酰胺的共聚物同相應(yīng)的噻嗪衍生物進行反應(yīng)。第20頁，共2

8、5頁，2022年，5月20日，9點44分，星期四7.含螺結(jié)構(gòu)型 在紫外光作用下，（1）分子中的萼嗪環(huán)的C-O鍵斷裂，轉(zhuǎn)變成結(jié)構(gòu)（II），使整個分子接近共平面狀態(tài)，共軛體系延長，吸收光譜向長波方向移動，變?yōu)橛猩?先合成含不飽和雙鍵的苯并吡喃衍生物，然后使之與其它通用的單體如甲基丙烯酸甲酯共聚。第21頁，共25頁，2022年，5月20日，9點44分，星期四8.物理摻雜型 把光致變色化合物通過共混的方法摻雜到作為基材的高分子化合物中。 化合物可能是有機物，也可能是無機物。如螺旋吡喃、二芳基烯的衍生物，SO、方鈉石等。第22頁，共25頁，2022年，5月20日，9點44分，星期四四. 總 體 思 路現(xiàn)有工藝合成新產(chǎn)物現(xiàn)有方法合成現(xiàn)有產(chǎn)物產(chǎn)物設(shè)計工藝分析新工藝合成現(xiàn)有產(chǎn)物新工