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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划光致变色材料ppt光致变色高分子材料摘要光致变色高分子是一类新型的功能高分子材料，这类材料经光照后，其化学性能和物理性能会发生可逆的变化，本文对光致变高分子的研究状况进行了较全面的综述，文中对主要的光致变色高分子，诸如聚甲亚胺型、硫卡巴腙型、偶氮苯型、茚二酮型、噻嗪型和含螺结构型进行了讨论。关键词：光致变色高分子，硫卡巴腙，偶氮苯，噻嗪，含螺结构化合物PhotochromicpolymermaterialsAbstractPhotochromicpolymermaterialsisa
2、newkindofpolymermaterialhasalight,itschemicalandphysicalproperties(especiallythecolorchangeisreversible).Thispapersummarizedtheresearchstatusonthecomprehensivephotochromicthispaper,themainphotochromicpolymer,suchasPolyazomethinetype,Kabatypesulfurhydrazone,Azobenzenetype,Yintwoketonetype,Thiazidetyp
3、eandContainingspirostructuretypearediscussed.KEYWORDS:Photochromicpolymer,SulfurKabahydrazone,Azobenzene,Thiazine,Containingspirostructurecompounds绪论高分子材料的研究与应用以给人类带来了巨大的益处，迄今科学家们仍不遗余力开拓多种新型的高分子材料，光致变高分子材料就是近年来受到人们瞩目的新型功能高分子材料之一，光致变材料的研究始于本世纪初叶，人们在对功能性染料的研究中发现多种物质在不同波长的光照射时呈现不同的颜色，有的在可见光照射下产生颜色变化，停止
4、光照后又能恢复原来的颜色，这些现象引起高分子研究者的注意，于是，许多研究者们把光致变色的功能性染料引入到高分子侧链或主链中，或与高分子化合物共混，从而开发出一系列具有光致变色特性的新型高分子材料。功能性光致变色染料是小分子，不便于制造成器件，光致变高分子恰恰在这方面有很大的优势，因而更加促进了光致变色高分子的研究与开发。迄今为止，光致变色高分子的应用开发工作尚处在起步阶段，但其应用前景是十分诱人的。例如，可作为玻璃窗或窗帘的涂层，从而调节室内光线；可作为护目镜从而防止阳光、激光以及电焊闪光等的伤害；在军事上，可作为伪装隐蔽色或密写信息材料；还可以作为高密度信息存储的可逆存储介质等等不一而足。我
5、国已经把光致变色材料列入863高科技计划，国内一些单位已相继开展这方面的工作并已取得可喜的成果。本文主要综述当前主要的光致变色高分子，简述光致变色的机理及有关光致变色存储信息的基本工作原理，期待着有更多的研究者投身到这方面的工作中来。1、光致变色的基本原理由于有机物质结构在结构上千差万异，因而光致变色机理也有多种不同。宏观上可分为光化学过程变色和光物理过程变色两种。由光化学过程变色较为复杂，可分为顺反异构反应、氧化还原反应、离解反应、环化反应以及氢转移互变异构化反应等等。兹以侧链带偶氮苯的光致变色高分子为例，这是典型的顺反异构变色机理。在光作用下，偶氮苯从稳定的反应式转变为不稳定的顺式，并伴随
6、着颜色的转变，后面将进一步说明。关于光物理过程的变色行为，通常是有机物质吸光而激发生成分子激发态，主要是形成激发三线态，而某些处于激发三线态的物质允许进行三线态-三线态的跃迁，此时伴随有特征的吸收光谱变化而导致光致变色。2、光致变色高分子的信息存储性能及其概况光致变色存储信息及可逆光调节作用的基本原理关于光致变色存储信息的基本原理其前提是理想的光致变色物质作为存储介质时需具有两个光吸收带，如图1所示。在波长为1的光照射下，存储介质由状态1转变为状态2，在波长为2的光照射下，介质由状态2安全返回到状态1，在这样的前提下，我们可以用下列的方法记录信息。首先用波长为1的光照射，此时介质由状态1转变为
7、状态2.然后，我们就可以进行信息的写入工作。方法是通过2的光作为二进制编码的信息写入，后被2光照射的部分由状态2逆转为状态1，它就是对应于二进制编码的“0”，而未被2照射的部分仍处于状态2，它就是对应于二进制编码的“0”。换言之，“光致变深”及“光致变浅”这两种状态指定为与二进制的“0”和“1”相对应，而不同数量的“0”与“1”组成的数字就是信息的数字化了，这就是光致变色可以存储信息的基本原理。至于信息的读出，可以用读出透射率变化的方法，也可以用读出折射率变化的方法，这里不做详细的介绍了。关于可逆光调节作用(ReversiblePhotoregulation)其实质性原理仍然是基于光致异构化的
8、结果。由于光的作用导致高分子整体尺寸改变产生可逆的收缩膨胀行为，通常称之为光力学现象。在光作用下，由于链构象或微结构发生改变而导致高分子发生可逆的形变。Willner把可光学异构化的偶氮苯或噻吩俘精3N+反式偶氮苯改性CNHCH2CH3CNO2NHOCOH3NNHCNHCH2CH3COH+H2NO2OCO(1)酸酐等作为侧链键合到各种蛋白质上，从而制得一系列具有可逆光调节作用的高分子。它们在某一光异构体状态下，仍保留蛋白质的特性生物活性，此时可称之为处在活性“开”的状态。经照射后变为另一种光异构状态，不具有特定的生物活性，此时可称之为活性“关”。如反应式所示12图1光致变色存储信息的理想模型可
9、逆光调节作用在光响应药物释放体系方面的应用正受到人们的关注。光致变色高分子的研究概况Eich等人对光致变高分子的信息存储性能进行了研究，他们利用片真激光照射该光致变色高分子样品，使其吸热升温至样品相温度，此时偶氮基团的光异构化会导致其周围样品相有序排列的破坏，引起体系折射率的变化，光源移走后，样品降温至Tg以下，所存信息便冻结起来。这种折射率的变化，即使偶氮基团因热回复由顺式回到反式时也依然保持，从而可以使所存信息稳定存在，据此他们提出了光致变色样品高分子信息存储的光记录法。Natanosohn等人的研究结果进一步表明，在光致变色高分子材料中，偶氮等光致变色基团与其附近基团的协同运动是普遍存在
10、的。Hvilsted等人合成了具有优异信息存储性能的光致变色高分子，该材料信息存储密度为5000条线/mm,衍射效率高达40%，而信息存储30个月后仍很稳定，并且所存信息在材料加热到80时即可完全消除。初步研究表明，该材料经过反复摩擦/写实验未发生疲劳现象。以上结果为光致变色高分子信息存储的实用化展现了光明的前景。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
11、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
12、受到一定波长(1)的光照射时，可发生光化学反应得到产物B，A和B的颜色明显不同。B在另外一束光(2)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
13、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1的光(擦除光)照射,将存储介质由状态A转变到状态B。记录时,通过波长2的光(写入光)作二进制编码的信息写入,使被2的光照射到那一部分由状态B转变到状态A而记录了二进制编码的“1”;未被2的光照射的另一部分仍为状态B,它对应于二进制编码的“0”。信息的读出可以用读出透射率变化的方法,也可以用读出折射率变化的方法。读出透射率变化是利用波长2的光的照射,测量其透射率变化而读出信息的。当2的光照射到编码为“0”处(状态B)时,因吸收大而透射率很小。当2的光照射到编码为“1”处(状态A)时,因无吸收而透射率大。从而根
14、据透射率的大小能够测得已记录的信息。读出折射率变化是利用波长不在两个吸收谱中的光的照射、测量其折射率的变化而读出信息的。这是由于吸收谱的变化必然会产生折射率的变化。但要测出状态A和状态B的折射率的不同,就要加厚记录介质的厚度。这样,写入光的能量密度和功率就要提高数倍。三、主要有机光致变色体系简介1、键的异裂螺吡喃(spiropyran)和螺嗯嗪(spirooxazine)的光致变色都属于这种类型。螺毗喃是人们广泛研究的一类化合物，用紫外光激发无色的螺吡喃时，即可导致碳一氧键的异裂，生成吸收在长波区域的开环的部花菁类化合物。其光致变色反应如下所示，抗疲劳性差，易被氧化降解。2、键的均裂六苯基双眯
15、唑在光照下发生均裂，生成很活泼的三苯基咪唑自由基。这一光致变色产物很容易与氧结合，在氧的存在下其呈色、消色循环仅仅能往复几次。3、质子转移互变异构水杨醛缩苯胺类希夫碱(schiffbase)是一类易于制备的光致变色化合物。在紫外光照射下，发生质子由氧到氮的转移而常常显示出由黄到橘红的颜色变化。虽然此类化合物耐疲劳性很好，但是在室温下，在溶液中它的光致变色产物稳定性很差，甚至只能用闪光光解技术才可观察到，是一类快速光响应材料。4、顺反异构对二苯乙烯类、苄叉苯胺类、偶氮苯类等都可发生光致顺反异构化反应。5、氧化还原反应热稳定的稠环芳香化合物在光和氧的作用下，也可发生光致变色反应。6、周环反应体系俘精酸酐是这一类化合物的代表之一，其反应机制为周环反应。一般情况下，俘精酸酐反应过程中不产生活泼的自由基、离子或偶极中间体，因此热稳定性和抗疲劳性与螺吡哺相比有了很大提高。杂环二芳基乙烯类光致变色材料也属于这种类型，近年来受到人们广泛的关注。日本的Irie等人做了深入细致的工作。二芳基全氟环戊烯由于其良好的热稳定性和抗疲劳性而倍受青睐。最近，樊
