一文掌握光致變色材料的性能及其應用前景

光致變色材料  

        光致變色指的是某些化合物在一定的波長和強度的光作用下分子結(jié)構會發(fā)生變化，從而導致其對光的吸收峰值即顏色的相應改變，且這種改變一般是可逆的。先發(fā)現(xiàn)了含鹵化銀(AgX)玻璃的可逆光致變色性能，隨后人們對其機理和應用作了大量研究并開發(fā)出變色眼鏡。但由于其較高的成本及復雜的加工技術，不適于制作大面積光色玻璃，限制了其在建筑領域的商業(yè)應用。此后AgX光致變色的應用重心轉(zhuǎn)向了價格便宜且質(zhì)量較輕的聚合物基材料，而各種新型光致變色材料的性能及其應用也開始了系統(tǒng)研究。

原理  

        不同類型的光致變色材料具有不同的變色機理，尤其是無機光致變色材料的變色機理與有機材料有明顯的區(qū)別。光致變色材料**無機體系的光致變色效應伴隨著可逆的氧化-還原反應，如WO3為半導體材料，其變色機理可用1975年由Faughnan提出的雙電荷注入/抽出模型解釋，即在紫外光照射下，價帶中電子被激發(fā)到導帶中，產(chǎn)生電子空穴對，隨后光生電子被W(VI)捕獲，生成W(V)，同時光生空穴氧化薄膜內(nèi)部或表面的還原物種，生成質(zhì)子H+，注入薄膜內(nèi)部，與被還原的氧化物結(jié)合生成藍色的鎢青銅HxWO3，該藍色是由于W(V)價帶中電子向W(VI)導帶躍遷的結(jié)果。另一種變色機理是Schirmer等在1980年所提出的小極化子模型，他們認為，光譜吸收是由于不等價的2個鎢原子之間的極化子躍遷所產(chǎn)生，即注入電子被局域在W(V)位置上，并對周圍的晶格產(chǎn)生極化作用，形成小極化子。入射光子被這些極化子吸收，從一種狀態(tài)變到另一種狀態(tài)，可簡略表示如下：WA(V)-O-WB(VI)→WA(VI)-O-WB(V) 由于上述變化不會引起材料晶體結(jié)構的破壞，因此**無機材料的光致變色效應具有良好的可逆性和耐疲勞性能。

    有機體系的光致變色也往往伴隨著許多與光化學反應有關的過程同時發(fā)生，從而導致分子結(jié)構的某種改變，其反應方式主要包括:價鍵異構、順反異構、鍵斷裂、聚合作用、氧化-還原、周環(huán)反應等。以偶氮化合物為例，其光致變色效應基于分子中偶氮基-N=N-的順-反異構反應，通常偶氮化合物順-反異構體有不同的吸收峰，雖兩者一般差值不大，但摩爾消光系數(shù)往往相差很大，另外，偶氮化合物還有明顯的光偏振效應，即光致變色效果與光的偏振態(tài)有關。生物光致變色材料如細菌視紫紅質(zhì)等的感光效應也屬于這一類反應機制。由于無機半導體光致變色材料的光生電子空穴對有很強的氧化-還原性能，因此可以通過與有機染料復合來增強其光致變色效應。當WO3與某種無色的還原態(tài)染料隱色體混合時，則在光照下染料隱色體的電子可被激發(fā)并向前者的導帶中注入電子，該光致氧化-還原反應的發(fā)生可在形成藍色鎢青銅HxWO3的同時，生成摩爾消光系數(shù)很高的有色染料。這種有機-無機復合光致變色器件不僅可以大大提高體系的光敏度，擴充光致變色材料的種類和顏色范圍，而且有助于充分利用太陽光中極為豐富的可見光譜能量來激發(fā)光致變色效應。

分類

有機光致變色化合物有機光致變色材料種類繁多，反應機理也不盡相同，主要包括:

①鍵的異裂，如螺毗喃、螺唔嗓等;

②鍵的均裂，如六苯基雙咪哇等;

③電子轉(zhuǎn)移互變異構，如水楊醛縮苯胺類化合物等;

④順反異構，如周蔡靛蘭類染料、偶氮化合物等;

⑤氧化還原反應，如稠環(huán)芳香化合物、嘩嗓類等;

⑥周環(huán)化反應，如俘精酸配類、二芳基乙烯類等。

下面介紹幾種主要的有機類光致變色化合物。

應用前景 

        (l)信息存儲元件：

        利用光致變色化合物受不同強度和波長光照射時可反復循環(huán)變色的特點，可以將其制成計算機的記憶存儲兀件，實現(xiàn)信息的記憶與消除過程.其記錄信息的密度大得難以想象，而且抗疲勞性能好，能快速寫人和擦除信息。這是新型記憶存儲材料的一個新的發(fā)展方向。

        (2)裝飾和防護包裝材料：

        光致變色化合物可用作指甲漆、漆雕工藝品、T恤衫、墻壁紙等裝飾品。為了適應不同的需要，可將光致變色化合物加入到一般油墨或涂料用的膠粘劑、稀釋劑等助劑中混合制成絲網(wǎng)印刷油墨或涂料;還可將光致變色化合物制成包裝膜、建筑物的調(diào)光玻璃窗、汽車及飛機的屏風玻璃等，防護日光照射，保證全。

        (3)自顯影全息記錄照相：

        這是利用光致變色材料的光敏性制作的一種新型自顯影+法照相技術。在透明膠片等支持體上涂一層很薄的光致變色物質(zhì)(如螺毗喃、俘精酸醉等)，其對可見光不感光，只對紫外光感光，從而形成有色影像。這種成像方法分辨率高，不會發(fā)生操作誤差，而且影像可以反正錄制和消除。(4)國防上的用途：光致變色材料對強光特別敏感，因此可以用來制作強光輻劑量劑。它能測量電離輻射，探測紫外線、X射線、y射線等的劑量。如將其涂在飛船的外部，能快速**地計量出高輻射的劑量。光致變色材料還可以制成多層濾光器，控制輻射光的強度，防止紫外線對人眼及身體的傷害。如果把高靈敏度的光致變色體系指示屏用于武器上，可記錄飛機、軍艦的行蹤，形成可褪色的暫時痕跡。

產(chǎn)品供應：

光致變色與光子材料    

多功能光致變色化合物    

有機光致變色材料    

有機光致變色基團    

二芳基乙烯類光致變色材料    

光子存儲原理與光致變色材料    

光致變色液晶高分子膽甾介晶基元    

偶氮苯光色基元側(cè)鏈共聚硅氧烷(PSI)    

光致變色納米W03粉體    

聚乙二醇-螺吡喃類光致變色化合物    

含4個己氧基偶氮苯基元的零代(G0)光致變色液晶樹狀物    

苯氧基萘并萘醌類光致變色材料    

光致變色冠醚部花菁染料    

細菌視紫紅質(zhì)光致變色材料    

PMMA和PS摻雜螺吡喃光致變色膜    

5-硝基水楊醛-吲哚啉-6-硝基-1,3',3'-三甲基吲哚啉苯并吡喃光致變色    

光致變色高分子材料    

螺噁嗪光致變色材料    

二氧化鈦溶膠凝膠光致變色材料    

光致變色聚合物    

光致變色螺吡喃聚合物    

螺噁嗪光致變色聚合物    

二芳基乙烯光致變色聚合物    

偶氮苯類光致變色聚合物    

苯氧基萘并萘醌光致變色聚合物    

俘精酰亞胺光致變色共聚物    

硫靛光致變色共聚物    

雙硫腙光致變色聚合物    

二氫吲嗪光致變色聚合物    

硝基一代光致變色液晶樹枝狀大分子    

檸檬酸鐵(Ⅲ)絡合物的光致變色材料    

氧化鉬-二氧化鈦復合膜的可見光致變色    

含偶氮苯側(cè)鏈型聚酰亞胺的光致變色材料    

光致變色WO3/4,4'-BPPOBp超晶格薄膜    

光致變色俘精酸酐:(1-對甲氧苯基-2-甲基-5-苯基)-3-吡咯-乙叉(異丙叉)-丁二酸酐    

紫方鈉石-光致變色天然礦物材料    

有機銨十聚鎢酸鹽在溶液中的光致變色    

鈦凝膠的光致變色    

新型偶氮化合物光致變色    

螺噁嗪類光致變色化合物    

聚氨酯-光致變色微膠囊0.5236μm    

WO3/ZnO納米粒子復合體系的光致變色材料    

含席夫堿基團的光致變色螺吡喃化合物    

光致變色菌紫質(zhì)薄膜    

三氧化鉬溶膠-凝膠光致變色    

吲哚啉螺吡喃光致變色    

含膽甾介晶基無側(cè)鏈聚硅氧烷的光致變色材料    

多功能二噻吩乙烯光致變色光分子    

光致變色材料YHxOy    

APS/TBOT負載Keggin鎢硅酸光致變色復合薄膜    

雜多酸鑲嵌有機無機復合薄膜    

負載缺位鎢硅酸復合光致變色薄膜    

SiW11/SiO2/PVA復合薄膜    

APS/TBOT復合薄膜    

MAAM/VTEOS/TEOS納米復合薄膜    

釩Keggin型鎢硅酸/聚乙烯醇復合材料    

鎢硅酸/有機胺改性二氧化硅納米復合薄膜    

鎢磷酸(鎢硅酸)/聚乙烯醇復合物    

銥/銪配合物/銪(Ⅲ)/氧化石墨烯復合物    

[Co(C6H4NO2)3·H2O](1)配合物    

[Co(imH)4(H2O)2]·[C6H4(COO)2](2)配合物    

Cr(oxinate)3·CH3CH2OH(1)Cr(Ⅲ)配合物    

Cr(oxinate)3·CH3OH(2)Cr(Ⅲ)配合物    

Cu(C9H6NO)2(1)Cu(Ⅱ)配位超分子配合物    

[Cu(phen)2Cl].ClO4(2)Cu(Ⅱ)配位超分子配合物    

8-羥基喹啉金屬配合物    

Al(C9H8NO)3](1)/AlO3    

[Co(C9H8NO)3](2)    

CoQ3/[Cu(C9H8NO)2](3)CuQ2    

Keggin鎢硅酸-鎳-聯(lián)咪唑    

[R1]-[M]-[R2][R3]光致變色化合物    

光致變色聚乙烯醇縮丁醛(PVB)膠片    

鹵素/直鏈烷基/烷氧基/氨基/硝基取n代基團光致變色化合物    

直鏈烷基/羥基烷基/羧基烷基光致變色化合物    

直鏈烷基/直鏈烷氧n基/環(huán)烷基/含氧雜環(huán)/含氮雜環(huán)/鹵素/硝基光致變色化合物    

無機-有機光致變色納米帶    

AgX/PVA復合光致變色納米帶    

AgX/PMMA復合光致變色納米帶    

Zn(HDz)2/PVA復合納米光致變色納米帶    

AgX/PVP復合納米纖維光致變色納米帶    

AgBr/PVA光致變色納米帶    

納米MoO/PMMA雜化材料    

Zn2GeO4-En-PMAA雜化納米帶    

Spiropyran-MnPS_3納米雜化材料    

TDI/TiO_2有機無機納米雜化材料    

2,4-甲苯二異氰酸酯(TDI)/TiO2納米雜化材料    

吡唑啉酮/聚合物光致變色復合膜材料    

1-苯基-3-對氯苯基-4-取代苯基-5-吡唑啉酮縮氨基脲類化合物    

吡唑啉酮縮氨基脲有機光致變色化合物    

P4BrP4FBP-PSC光致變色化合物    

聚合物羥丙基甲基纖維素(HPMC)復合薄膜    

吡唑啉酮/聚合物(HPMC-PVA)復合薄膜    

吡唑啉酮/明膠-黃原膠復合光致變色薄膜    

聚氨酯改性明膠/殼聚糖復合膜    

明膠-殼聚糖/納米SiO2復合膜    

ZnO-乙基纖維素/明膠復合納米纖維膜    

魚皮明膠-殼聚糖-納米氧化鋅抗菌復合膜    

吡唑啉酮化合物1,3-二苯基-4-(3-氯-4-氟苯亞甲基)-5-羥基吡唑啉酮縮4-苯基氨基脲(1a)  

HPMC聚合物復合薄膜    

多金屬氧酸鹽/聚合物復合薄膜    

細菌視紫紅質(zhì)/聚乙烯醇復合膜    

Bi2O3/PMoA/SiO2復合膜    

吡唑啉酮/9,10-二苯基蒽復合材料    

吡唑啉酮/鈦酸復合光致變色薄膜    

螺吡喃/鈦酸復合光致變色薄膜    

光酸聚合物摻雜螺惡嗪/螺吡喃可逆光致變色薄膜    

光酸聚合物聚偏氯乙烯-丙烯酸甲酯(PVDC)    

萘并吡喃摻雜聚合物薄膜    

含磺酸基螺惡嗪類光致變色化合物    

螺吡喃/螺惡嗪化合物    

聚合物分散螺吡喃(SP)光致變色薄膜    

光致變色螺吡喃/正丙醇(SP/Propanol)凝膠    

光致變色有機凝膠/PVA分散光致變色凝膠薄膜    

Ag-SiO納米復合薄膜    

TiO2/PVP納米復合材料    

水性光致變色聚氨酯    

偶氮二元醇光致變色水性聚氨酯    

光致變色水性聚氨酯涂層劑    

水性光致變色微膠囊分散體    

水性聚氨酯/聚烯烴/有機光致變色化合物    

含乙烯基光致變色單體    

共聚和摻雜螺噁嗪聚合物    

光致變色螺噁嗪基團丙烯酸酯單體    

螺噁嗪基團光致變色乙烯基共聚物    

螺噁嗪化合物摻入紫外光固化丙烯酸聚氨酯清漆(UV-PUA)    

殼聚糖接枝/摻雜螺吡喃/螺噁嗪光致變色材料    

聚氨酯包覆光致變色化合物微膠囊    

含BOC保護基團螺吡喃化合物    

5-[N-(叔丁氧甲酰基)氨基]-1,3,3-三甲基-6'-硝基吲哚啉螺吡喃(BOCSPI)光致變色化合物    

5-[N-(叔丁氧甲�；�)氨基].1,3,3-三甲基-6'-硝基-8'-甲氧基吲哚啉螺吡喃(BOCSPII)光致變色化合物    

雙酚芴雙醛螺吡喃類光致變色有機化合物    

3,3-二甲基-N-甲基-5-氟-6,-氟-8,一硝基苯并螺吡喃    

聚乙二醇支載的螺吡喃類光致變色化合物    

多官能團螺吡喃光致變色材料    

新型陽離子吲哚啉螺吡喃光致變色化合物    

冠醚螺吡喃化合物    

吲哚啉螺吡喃類光致變色化合物    

3,3-二甲基-N-乙基-6'-硝基苯并螺吡喃(SP1)    

3,3-二甲基-N-乙基-5-氯-6'-硝基苯并螺吡喃(SP2)    

3,3-二甲基-N-乙基-5-甲氧基-6'-硝基苯并螺吡喃(SP3）    

1-(4-溴丁基)-螺噁嗪    

含BOC保護基團的螺吡喃化合物    

1-苯基-3-甲基-4-(6-氫-4-氨基-5-硫雜-2,3-吡嗪)-吡唑啉酮光致變色超分子    

含吡唑啉酮類席夫堿光致變色化合物    

氨基硫脲有機光致變色化合物    

1,3-二苯基-5-吡唑啉酮縮氨基脲    

DP3ClBP-PSC有機光致變色化合物    

DP4ClBP-PSC有機光致變色化合物    

4-酰基吡唑啉酮    

含有氮雜環(huán)β-二酮型螯合劑    

4-苯甲�；�吡唑啉酮縮氨基硫脲    

1-苯基-3-甲基-4-乙酰基-5-吡唑啉酮縮硫甲基氨基硫脲(PMEP-MTTSC)    

含杯[4]芳烴的席夫堿類化合物    

含席夫堿基螺噁嗪光致變色化合物    

含二茂鐵基螺噁嗪光致變色化合物    

水楊醛席夫堿化合物    

4-雜環(huán)/取代苯甲�；�吡唑啉酮化合物    

1,3-二苯基-4-噻吩基/呋喃基-5-吡唑啉酮縮氨基硫脲    

1,3-二苯基-4-噻吩甲�；�-5-吡唑啉酮縮4-苯基氨基脲(DP2THP-PSC)    

吡唑啉酮縮氨基硫脲    

苯基氨基脲類化合物    

1,3-二苯基-4-苯亞甲基/對硝基苯亞甲基/間氰基苯亞甲基/對氟間三氟甲基苯亞甲基-5-吡唑啉酮縮苯基氨基脲類化合物    

DPBP-PSC    

DP4NO_2BP-PSC    

DP3CyBP-PSC    

DP4F3TFBP-PSC    

4-取代苯甲酰基吡唑啉酮化合物    

吡唑啉酮縮苯基氨基脲/氨基硫脲化合物    

1,3-二苯基-4-[3,5-(雙三氟甲基)/二硝基苯甲�；鵠-5-吡唑啉酮縮氨基脲/氨基硫脲類化合物    

化合物DP3,5NO2BP-PSC熱致變色    

1,3-二苯基-4-[3-氟-4/5-(三氟甲基)苯甲酰基]-5-吡唑啉酮縮氨基脲/氨基硫脲類化合物    

DP3F4TFBP-PSC可逆光致變色    

DP3F4TFBP-MTSC可逆光致變色    

DP3F4TFBP-ETSC可逆光致變色    

吡唑啉酮/HPMC復合光致變色薄膜    

DP3,5NO2BP-PSC/HPMC復合薄膜    

4-間氯苯甲�；�吡唑啉酮縮甲基氨基硫脲    

水楊醛縮N(4)-甲基-氨基硫脲    

1,3二苯基4(5溴)吡啶�；�5吡唑啉酮(DP5Br3PyBP)    

N(4)甲基氨基硫脲(MTSC)    

N(4)乙基氨基硫脲(ETSC)    

N(4)苯基氨基脲(PSC)    

1,3二苯基4(5溴)吡啶�；�5吡唑啉酮縮N(4)甲基氨基硫脲(DP5Br3PyBPMTSC)    

1,3二苯基4(5溴)吡啶�；�5吡唑啉酮縮N(4)乙基氨基硫脲(DP5Br3PyBPETSC)    

1,3二苯基4(5溴)吡啶�；�5吡唑啉酮縮N(4)苯基氨基硫脲(DP5Br3PyBPPTSC)    

1-苯基-3-苯基-4-對氟苯亞甲基-5-吡唑啉酮縮4-苯基氨基脲光致變色    

1-苯基-3-苯基-4-對氟苯甲�；�-5-吡唑啉酮    

1-苯基-3-苯基-4-對氟苯亞甲基-5-吡唑啉酮縮4-苯基-氨基脲光致變色化合物    

二芳基萘并吡喃類光致變色化合物    

2，2-二芳基萘并吡喃衍生物    

2，2-二（4，4’-苯甲醛基）萘并吡喃化合物    

聯(lián)茚滿烯二酮光致變色化合物    

1-苯基-3-甲基-4-(6-氫-4-氨基-5-硫雜-2,3-吡嗪)吡唑啉酮光致變色超分子化合物    

含NNS六元雜環(huán)的光致變色化合物PMCP-TSC    

4-(2′-羥基苯甲酰肼)苯亞甲基/亞乙基-5-甲基-2-苯基-2,4-二氫-吡唑啉酮-3超分子化合物    

1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基-5-吡唑啉酮    

鉛-1-苯基-3-甲基-4-苯甲�；�-吡唑啉酮-5絡合物    

4-(H酸偶氮)-1-苯基-3-甲基吡唑啉酮    

1,3,5-三芳基-2-吡唑啉化合物    

1-苯基-3-甲基-4-氯乙�；�-吡唑啉酮 -5(PMCP)    

4-甲基氨基硫脲(MTSC)    

雙雜環(huán)化合物(PMCP-MTSC)    

雜多金屬化合物光致變色復合薄膜    

磷鉬酸-乙基纖維素復合薄膜    

磷鉬酸-聚乙烯吡咯烷酮復合薄膜    

PMoA/SiO2/ZnFe2O4復合薄膜    

多酸基可見光光致變色納米復合薄膜    

雜多酸基納米復合薄膜    

BiVO4/PMoA/SiO2復合膜    

Bi2O3磷鉬酸/二氧化鈦復合膜    

Bi2O3/PMoA/TiO2復合薄膜    

聚金屬氧化物-有機復合膜    

雜多酸/聚丙烯酰胺復合膜    

吡唑啉酮光致變色化合物    

上述產(chǎn)品pg電子官方生物均可供應，不可用于人體，僅用于科研！

wyf 03.16