一文掌握光致变色材料的性能及其应用前景

光致变色材料  

        光致变色指的是某些化合物在一定的波长和强度的光作用下分子结构会发生变化，从而导致其对光的吸收峰值即颜色的相应改变，且这种改变一般是可逆的。先发现了含卤化银(AgX)玻璃的可逆光致变色性能，随后人们对其机理和应用作了大量研究并开发出变色眼镜。但由于其较高的成本及复杂的加工技术，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便宜且质量较轻的聚合物基材料，而各种新型光致变色材料的性能及其应用也开始了系统研究。

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**无机体系的光致变色效应伴随着可逆的氧化-还原反应，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，即在紫外光照射下，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)，同时光生空穴氧化薄膜内部或表面的还原物种，生成质子H+，注入薄膜内部，与被还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，光谱吸收是由于不等价的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，并对周围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收，从一种状态变到另一种状态，可简略表示如下：WA(V)-O-WB(VI)→WA(VI)-O-WB(V) 由于上述变化不会引起材料晶体结构的破坏，因此**无机材料的光致变色效应具有良好的可逆性和耐疲劳性能。

    有机体系的光致变色也往往伴随着许多与光化学反应有关的过程同时发生，从而导致分子结构的某种改变，其反应方式主要包括:价键异构、顺反异构、键断裂、聚合作用、氧化-还原、周环反应等。以偶氮化合物为例，其光致变色效应基于分子中偶氮基-N=N-的顺-反异构反应，通常偶氮化合物顺-反异构体有不同的吸收峰，虽两者一般差值不大，但摩尔消光系数往往相差很大，另外，偶氮化合物还有明显的光偏振效应，即光致变色效果与光的偏振态有关。生物光致变色材料如细菌视紫红质等的感光效应也属于这一类反应机制。由于无机半导体光致变色材料的光生电子空穴对有很强的氧化-还原性能，因此可以通过与有机染料复合来增强其光致变色效应。当WO3与某种无色的还原态染料隐色体混合时，则在光照下染料隐色体的电子可被激发并向前者的导带中注入电子，该光致氧化-还原反应的发生可在形成蓝色钨青铜HxWO3的同时，生成摩尔消光系数很高的有色染料。这种有机-无机复合光致变色器件不仅可以大大提高体系的光敏度，扩充光致变色材料的种类和颜色范围，而且有助于充分利用太阳光中极为丰富的可见光谱能量来激发光致变色效应。

分类

有机光致变色化合物有机光致变色材料种类繁多，反应机理也不尽相同，主要包括:

①键的异裂，如螺毗喃、螺唔嗓等;

②键的均裂，如六苯基双咪哇等;

③电子转移互变异构，如水杨醛缩苯胺类化合物等;

④顺反异构，如周蔡靛兰类染料、偶氮化合物等;

⑤氧化还原反应，如稠环芳香化合物、哗嗓类等;

⑥周环化反应，如俘精酸配类、二芳基乙烯类等。

下面介绍几种主要的有机类光致变色化合物。

应用前景 

        (l)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兀件，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，能快速写人和擦除信息。这是新型记忆存储材料的一个新的发展方向。

        (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，保证全。

        (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+法照相技术。在透明胶片等支持体上涂一层很薄的光致变色物质(如螺毗喃、俘精酸醉等)，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)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、y射线等的剂量。如将其涂在飞船的外部，能快速**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。

产品供应：

光致变色与光子材料    

多功能光致变色化合物    

有机光致变色材料    

有机光致变色基团    

二芳基乙烯类光致变色材料    

光子存储原理与光致变色材料    

光致变色液晶高分子胆甾介晶基元    

偶氮苯光色基元侧链共聚硅氧烷(PSI)    

光致变色纳米W03粉体    

聚乙二醇-螺吡喃类光致变色化合物    

含4个己氧基偶氮苯基元的零代(G0)光致变色液晶树状物    

苯氧基萘并萘醌类光致变色材料    

光致变色冠醚部花菁染料    

细菌视紫红质光致变色材料    

PMMA和PS掺杂螺吡喃光致变色膜    

5-硝基水杨醛-吲哚啉-6-硝基-1,3',3'-三甲基吲哚啉苯并吡喃光致变色    

光致变色高分子材料    

螺噁嗪光致变色材料    

二氧化钛溶胶凝胶光致变色材料    

光致变色聚合物    

光致变色螺吡喃聚合物    

螺噁嗪光致变色聚合物    

二芳基乙烯光致变色聚合物    

偶氮苯类光致变色聚合物    

苯氧基萘并萘醌光致变色聚合物    

俘精酰亚胺光致变色共聚物    

硫靛光致变色共聚物    

双硫腙光致变色聚合物    

二氢吲嗪光致变色聚合物    

硝基一代光致变色液晶树枝状大分子    

柠檬酸铁(Ⅲ)络合物的光致变色材料    

氧化钼-二氧化钛复合膜的可见光致变色    

含偶氮苯侧链型聚酰亚胺的光致变色材料    

光致变色WO3/4,4'-BPPOBp超晶格薄膜    

光致变色俘精酸酐:(1-对甲氧苯基-2-甲基-5-苯基)-3-吡咯-乙叉(异丙叉)-丁二酸酐    

紫方钠石-光致变色天然矿物材料    

有机铵十聚钨酸盐在溶液中的光致变色    

钛凝胶的光致变色    

新型偶氮化合物光致变色    

螺噁嗪类光致变色化合物    

聚氨酯-光致变色微胶囊0.5236μm    

WO3/ZnO纳米粒子复合体系的光致变色材料    

含席夫碱基团的光致变色螺吡喃化合物    

光致变色菌紫质薄膜    

三氧化钼溶胶-凝胶光致变色    

吲哚啉螺吡喃光致变色    

含胆甾介晶基无侧链聚硅氧烷的光致变色材料    

多功能二噻吩乙烯光致变色光分子    

光致变色材料YHxOy    

APS/TBOT负载Keggin钨硅酸光致变色复合薄膜    

杂多酸镶嵌有机无机复合薄膜    

负载缺位钨硅酸复合光致变色薄膜    

SiW11/SiO2/PVA复合薄膜    

APS/TBOT复合薄膜    

MAAM/VTEOS/TEOS纳米复合薄膜    

钒Keggin型钨硅酸/聚乙烯醇复合材料    

钨硅酸/有机胺改性二氧化硅纳米复合薄膜    

钨磷酸(钨硅酸)/聚乙烯醇复合物    

铱/铕配合物/铕(Ⅲ)/氧化石墨烯复合物    

[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-羟基喹啉金属配合物    

Al(C9H8NO)3](1)/AlO3    

[Co(C9H8NO)3](2)    

CoQ3/[Cu(C9H8NO)2](3)CuQ2    

Keggin钨硅酸-镍-联咪唑    

[R1]-[M]-[R2][R3]光致变色化合物    

光致变色聚乙烯醇缩丁醛(PVB)胶片    

卤素/直链烷基/烷氧基/氨基/硝基取n代基团光致变色化合物    

直链烷基/羟基烷基/羧基烷基光致变色化合物    

直链烷基/直链烷氧n基/环烷基/含氧杂环/含氮杂环/卤素/硝基光致变色化合物    

无机-有机光致变色纳米带    

AgX/PVA复合光致变色纳米带    

AgX/PMMA复合光致变色纳米带    

Zn(HDz)2/PVA复合纳米光致变色纳米带    

AgX/PVP复合纳米纤维光致变色纳米带    

AgBr/PVA光致变色纳米带    

纳米MoO/PMMA杂化材料    

Zn2GeO4-En-PMAA杂化纳米带    

Spiropyran-MnPS_3纳米杂化材料    

TDI/TiO_2有机无机纳米杂化材料    

2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)/TiO2纳米杂化材料    

吡唑啉酮/聚合物光致变色复合膜材料    

1-苯基-3-对氯苯基-4-取代苯基-5-吡唑啉酮缩氨基脲类化合物    

吡唑啉酮缩氨基脲有机光致变色化合物    

P4BrP4FBP-PSC光致变色化合物    

聚合物羟丙基甲基纤维素(HPMC)复合薄膜    

吡唑啉酮/聚合物(HPMC-PVA)复合薄膜    

吡唑啉酮/明胶-黄原胶复合光致变色薄膜    

聚氨酯改性明胶/壳聚糖复合膜    

明胶-壳聚糖/纳米SiO2复合膜    

ZnO-乙基纤维素/明胶复合纳米纤维膜    

鱼皮明胶-壳聚糖-纳米氧化锌抗菌复合膜    

吡唑啉酮化合物1,3-二苯基-4-(3-氯-4-氟苯亚甲基)-5-羟基吡唑啉酮缩4-苯基氨基脲(1a)  

HPMC聚合物复合薄膜    

多金属氧酸盐/聚合物复合薄膜    

细菌视紫红质/聚乙烯醇复合膜    

Bi2O3/PMoA/SiO2复合膜    

吡唑啉酮/9,10-二苯基蒽复合材料    

吡唑啉酮/钛酸复合光致变色薄膜    

螺吡喃/钛酸复合光致变色薄膜    

光酸聚合物掺杂螺恶嗪/螺吡喃可逆光致变色薄膜    

光酸聚合物聚偏氯乙烯-丙烯酸甲酯(PVDC)    

萘并吡喃掺杂聚合物薄膜    

含磺酸基螺恶嗪类光致变色化合物    

螺吡喃/螺恶嗪化合物    

聚合物分散螺吡喃(SP)光致变色薄膜    

光致变色螺吡喃/正丙醇(SP/Propanol)凝胶    

光致变色有机凝胶/PVA分散光致变色凝胶薄膜    

Ag-SiO纳米复合薄膜    

TiO2/PVP纳米复合材料    

水性光致变色聚氨酯    

偶氮二元醇光致变色水性聚氨酯    

光致变色水性聚氨酯涂层剂    

水性光致变色微胶囊分散体    

水性聚氨酯/聚烯烃/有机光致变色化合物    

含乙烯基光致变色单体    

共聚和掺杂螺噁嗪聚合物    

光致变色螺噁嗪基团丙烯酸酯单体    

螺噁嗪基团光致变色乙烯基共聚物    

螺噁嗪化合物掺入紫外光固化丙烯酸聚氨酯清漆(UV-PUA)    

壳聚糖接枝/掺杂螺吡喃/螺噁嗪光致变色材料    

聚氨酯包覆光致变色化合物微胶囊    

含BOC保护基团螺吡喃化合物    

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)光致变色化合物    

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

双酚芴双醛螺吡喃类光致变色有机化合物    

3,3-二甲基-N-甲基-5-氟-6,-氟-8,一硝基苯并螺吡喃    

聚乙二醇支载的螺吡喃类光致变色化合物    

多官能团螺吡喃光致变色材料    

新型阳离子吲哚啉螺吡喃光致变色化合物    

冠醚螺吡喃化合物    

吲哚啉螺吡喃类光致变色化合物    

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保护基团的螺吡喃化合物    

1-苯基-3-甲基-4-(6-氢-4-氨基-5-硫杂-2,3-吡嗪)-吡唑啉酮光致变色超分子    

含吡唑啉酮类席夫碱光致变色化合物    

氨基硫脲有机光致变色化合物    

1,3-二苯基-5-吡唑啉酮缩氨基脲    

DP3ClBP-PSC有机光致变色化合物    

DP4ClBP-PSC有机光致变色化合物    

4-酰基吡唑啉酮    

含有氮杂环β-二酮型螯合剂    

4-苯甲酰基吡唑啉酮缩氨基硫脲    

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

含杯[4]芳烃的席夫碱类化合物    

含席夫碱基螺噁嗪光致变色化合物    

含二茂铁基螺噁嗪光致变色化合物    

水杨醛席夫碱化合物    

4-杂环/取代苯甲酰基吡唑啉酮化合物    

1,3-二苯基-4-噻吩基/呋喃基-5-吡唑啉酮缩氨基硫脲    

1,3-二苯基-4-噻吩甲酰基-5-吡唑啉酮缩4-苯基氨基脲(DP2THP-PSC)    

吡唑啉酮缩氨基硫脲    

苯基氨基脲类化合物    

1,3-二苯基-4-苯亚甲基/对硝基苯亚甲基/间氰基苯亚甲基/对氟间三氟甲基苯亚甲基-5-吡唑啉酮缩苯基氨基脲类化合物    

DPBP-PSC    

DP4NO_2BP-PSC    

DP3CyBP-PSC    

DP4F3TFBP-PSC    

4-取代苯甲酰基吡唑啉酮化合物    

吡唑啉酮缩苯基氨基脲/氨基硫脲化合物    

1,3-二苯基-4-[3,5-(双三氟甲基)/二硝基苯甲酰基]-5-吡唑啉酮缩氨基脲/氨基硫脲类化合物    

化合物DP3,5NO2BP-PSC热致变色    

1,3-二苯基-4-[3-氟-4/5-(三氟甲基)苯甲酰基]-5-吡唑啉酮缩氨基脲/氨基硫脲类化合物    

DP3F4TFBP-PSC可逆光致变色    

DP3F4TFBP-MTSC可逆光致变色    

DP3F4TFBP-ETSC可逆光致变色    

吡唑啉酮/HPMC复合光致变色薄膜    

DP3,5NO2BP-PSC/HPMC复合薄膜    

4-间氯苯甲酰基吡唑啉酮缩甲基氨基硫脲    

水杨醛缩N(4)-甲基-氨基硫脲    

1,3二苯基4(5溴)吡啶酰基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)吡啶酰基5吡唑啉酮缩N(4)甲基氨基硫脲(DP5Br3PyBPMTSC)    

1,3二苯基4(5溴)吡啶酰基5吡唑啉酮缩N(4)乙基氨基硫脲(DP5Br3PyBPETSC)    

1,3二苯基4(5溴)吡啶酰基5吡唑啉酮缩N(4)苯基氨基硫脲(DP5Br3PyBPPTSC)    

1-苯基-3-苯基-4-对氟苯亚甲基-5-吡唑啉酮缩4-苯基氨基脲光致变色    

1-苯基-3-苯基-4-对氟苯甲酰基-5-吡唑啉酮    

1-苯基-3-苯基-4-对氟苯亚甲基-5-吡唑啉酮缩4-苯基-氨基脲光致变色化合物    

二芳基萘并吡喃类光致变色化合物    

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    

联茚满烯二酮光致变色化合物    

1-苯基-3-甲基-4-(6-氢-4-氨基-5-硫杂-2,3-吡嗪)吡唑啉酮光致变色超分子化合物    

含NNS六元杂环的光致变色化合物PMCP-TSC    

4-(2′-羟基苯甲酰肼)苯亚甲基/亚乙基-5-甲基-2-苯基-2,4-二氢-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    

铅-1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基-吡唑啉酮-5络合物    

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-氯乙酰基-吡唑啉酮 -5(PMCP)    

4-甲基氨基硫脲(MTSC)    

双杂环化合物(PMCP-MTSC)    

杂多金属化合物光致变色复合薄膜    

磷钼酸-乙基纤维素复合薄膜    

磷钼酸-聚乙烯吡咯烷酮复合薄膜    

PMoA/SiO2/ZnFe2O4复合薄膜    

多酸基可见光光致变色纳米复合薄膜    

杂多酸基纳米复合薄膜    

BiVO4/PMoA/SiO2复合膜    

Bi2O3磷钼酸/二氧化钛复合膜    

Bi2O3/PMoA/TiO2复合薄膜    

聚金属氧化物-有机复合膜    

杂多酸/聚丙烯酰胺复合膜    

吡唑啉酮光致变色化合物    

上述产品齐岳生物均可供应，不可用于人体，仅用于科研！

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