光致变色过程是可逆的,这种分子能够在两种不同的光之间转化,必然有一个反应是光激发的[14]。经过了从出现到现今的发展阶段,研究者们已经发现了众多的光致变色材料,其中有机光致变色材料种类最多,而且反应机理也各不相同,主要有以下几类:化学键异裂类,如螺吡喃、螺噁嗪,虽然两者结构非常相似,后者却比前者有更好的抗疲劳性;化学键均裂类,如六苯基双咪唑[15];电子互变异构反应类,如水杨醛缩苯胺类席夫碱化合物;顺反异构转变类,如偶氮化合物中的偶氮苯、空间拥挤的烯烃;周环反应类,如二芳基乙烯类化合物[16],俘精酸酐类物质。

1。1。2  制约光致变色发展的因素

世间没有事物是完美无缺的,光致变色材料也不能意外。这么多年的发展过程中,也暴露了光致变色材料存在的缺憾。从源头上说起,光致变色材料和光有密切联系,就是需要光照,在光照过程中,光子是携带着大量能量的,难免会对材料进行加热。就加热这个过程,能让某些物质产生化学反应,失去变色能力。有机分子中又有许多都是热不稳定的,因而大大限制了光致变色的范围,这是其一项不足。另外,对于热稳定性的光致变色材料来说,在两种不同波长的光之间转化时,存在对某一种光吸收若,变色不明显,读取困难,更有甚者两种转化光的波长差距极小,造成光互相干扰,无法读取。除此之外,储存信息的光致变色材料疲劳性差,读取几次后出现信息缺失、被破坏等现象,也成为该种材料的缺点。

总的来说,光致变色材料主要存在以下不足:热稳定性差、抗疲劳性差、循环次数少、变色单一、信息读取读取后易遭到破坏。

1。1。3  光致变色的研究现状

光致变色现象的重要意义出现后,其应用前景也变得明朗,吸引了国内外的重视。国际上,一些著名大学(如美国的加州大学、加拿大的多伦多大学、法国的巴黎大学、日本的筑波大学等)、研究单位(如加拿大的国家研究院、以色列的Weizmann研究所等)、公司(美国的IBM公司和Xerox公司、日本的Kanebo 有限公司等)都在大力研究,在论文和专利上都与日俱增。目前光致变色材料在民用品、染料、建筑材料、纺织业等方面已有小部分应用,光致变色墨水也出现了专利报道,且应用范围逐渐向高端科技领域发展,如美国的PPG公司已成功将光致变色材料应用于有机高分子变色镜上,并取得很好的效果。而且现在各国也加大了在开发有机光致变色材料作为储存信息介质研究方面的资金支出,其中日本为最。

在国内,经过人们的深入、大量的研究,取得了显著成绩。如中国科学院感光化学研究所的樊美公等人根据研究,出版了相应著作;南开大学孟继本人已合成100多种新型有机光致变色材料,而且还有专利出现,并出现在实际应用中。除此之外,参与光致变色材料的研究的人员越来越多,国内的很多大学都有课题组在专门研究光致变色材料[17]。

从研究现状来看,光致变色材料有着极大的发展潜力和应用前景。

1。1。4  光致变色材料的应用

光致变色现象从被发现发展到现今,已经出现了多种材料,而且经过多方位的性能研究后,光致变色材料已经应用于实际生活。在民用方面,光致变色材料已经被应用于纺织业,主要是在变色纤维上,用变色纤维做成的服装具有变色龙一样的特性[18];还被用在防伪技术中,这是通过把光致变色材料制成防伪油墨或者防伪纸张来实现[19];在建筑材料方面也有应用,主要是光致变色玻璃、墙面涂漆等[20];在军事上,主要把光致变色材料涂抹于飞机、坦克、军舰、装甲车等大型军事设备上,使其表面具有光致变色功能,这样在光照下,军事设备表面发生光致变色反应,颜色改变至能够与环境融合,达到隐蔽的目的。美国的National Cach Register 公司经过大量研究,力求找到装备,人员和环境通过颜色匹配达到伪装目的的方法,最终得到把光致变色材料涂抹于军械上的伪装方法[21]。文献综述

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