最新第3章-光致变色与电致变色材料PPT课件
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有机光致发光材料 ppt课件
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3.主要的光致变色高分子
3.2 吡喃类高分子：
吡喃类是两个芳杂环（其中一个含有吡喃环）通过一个SP3 杂化的螺碳原子连接而成的一类化合物的通称，其结构式如下 ，其中Ar1和Ar2可以是苯环，萘环，蒽环，吲哚环，噻唑环等 芳环或芳杂环。大多数吡喃类高分子的吸收发生在紫外光谱区 ，一般在200～400nm范围内，不呈现颜色
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3.主要的光致变色高分子
3.3 二芳基乙烯类高分子：
杂环基取代的二芳基乙烯具有一个共轭六电子的三烯母体 结构。在紫外光激发下，二芳杂环基乙烯化合物顺旋闭环生成 有色的闭环体。而在可见光照射下又能发生开环反应生成起始 物。以2,5-二甲基-3-噻吩基乙烯为例，典型的光致变色反应如 下。
2.3 质子转移互变异构
水杨醛缩苯胺希夫碱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。
2.4 顺反异构
对二苯乙烯类、苄叉苯胺类以及生物体中的顺反异构化， 超分子中的顺反异构都可以进行。
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2.有机光致变色体系
2.5 氧化还原过程
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3.主要的光致变色高分子
含偶氮苯类高分子合成方法：
1）把含乙烯基的偶氮化合物与其它烯类单体共聚； 2）通过高分子与含重氮（或偶氮）化合物的反应； 3) 通过采用偶氮二苯甲酸与其它的二元胺和二元羧酸进行 共缩聚而把偶氮苯结构引入到高分子主链中； 4）把偶氮苯结构引入到聚肽的侧链中。
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3.主要的光致变色高分子
主要的光致变色高分子
俘精酸 酐类
吡喃类
二芳基 乙烯类
光致变色与电致变色材料PPT课件
Blue-ray Disc: 27 GB (405nm)
速度： 25 M bits / s 存储器：体积小，价格低，
可移动，能擦写。
第六十六页，编辑于星期四：十八点 十八分。
第六十七页，编辑于星期四：十八点 十八分。
光致变色与电致变色材料
第一页，编辑于星期四：十八点 十八分。
光致变色学的发展历史
1867年
Fritsche首先发现了光致变色现象，但在随后的 将近一个世纪的时间里，一直未受到重视。
二十世纪五十年代 光致变色的概念由Hirshberg提出。
二十世纪七十年代
第一本有关光致变色学的专著出版。在随后的 三十年里，光致变色学得到了迅速的发展。
Molecules and Systems 》，1990 3，Mcardle 主编的
《Applied photochromic polymer systems 》，1993
第五十八页，编辑于星期四：十八点 十八分。
近期专著
1 “Organic Photochromic and Thermalchromic Compounds”. pp.141-206, Fan etal., “Fulgide family compounds”. Edited by J. C. Crano and R. Guglielmetti, Plenum press, New York and London, 1999.
6, 非破坏性读出
第六十二页，编辑于星期四：十八点 十八分。
第六十三页，编辑于星期四：十八点 十八分。
第六十四页，编辑于星期四：十八点 十八分。
第六十五页，编辑于星期四：十八点 十八分。
光盘信息存储技术发展状况和前景
密度（容量）：CD: 650 MB (780nm)
速度： 25 M bits / s 存储器：体积小，价格低，
可移动，能擦写。
第六十六页，编辑于星期四：十八点 十八分。
第六十七页，编辑于星期四：十八点 十八分。
光致变色与电致变色材料
第一页，编辑于星期四：十八点 十八分。
光致变色学的发展历史
1867年
Fritsche首先发现了光致变色现象，但在随后的 将近一个世纪的时间里，一直未受到重视。
二十世纪五十年代 光致变色的概念由Hirshberg提出。
二十世纪七十年代
第一本有关光致变色学的专著出版。在随后的 三十年里，光致变色学得到了迅速的发展。
Molecules and Systems 》，1990 3，Mcardle 主编的
《Applied photochromic polymer systems 》，1993
第五十八页，编辑于星期四：十八点 十八分。
近期专著
1 “Organic Photochromic and Thermalchromic Compounds”. pp.141-206, Fan etal., “Fulgide family compounds”. Edited by J. C. Crano and R. Guglielmetti, Plenum press, New York and London, 1999.
6, 非破坏性读出
第六十二页，编辑于星期四：十八点 十八分。
第六十三页，编辑于星期四：十八点 十八分。
第六十四页，编辑于星期四：十八点 十八分。
第六十五页，编辑于星期四：十八点 十八分。
光盘信息存储技术发展状况和前景
密度（容量）：CD: 650 MB (780nm)
光致变色高分子材料
收成光激离恢变而发解三复 色激三反、到现应发线光原象生态致来称成，变的为分处色光颜子于物色色激激质互，发发合变这态三成或种，线光可主态致逆要的变的是物形质 进行环色三化四线反、应态光—致—变三色线物态质跃吸应收迁用波，长此红移时伴随 有特氢征转的移互吸变收异光构化谱反变应化而导致光致变色。
目录：
无机材料 共轭链变化：螺吡喃、联吡啶类、嗪类
O Br
N Br
O
N toluene, reflux, 2h
MgBr
ONO
C2H5I, K2CO3
ONO
N
N
H
H
acetone, reflux, 36h
N
N
C2H5 C2H5
目录：
光致变色物质可以用来制得光致变色油墨；将光致变色物质加入透明
树脂中，制成光变色材料，可以用于太阳眼镜片、服装、玩具等等。
俘精酸酐类物质的合成 O
CH3(CH3)16COCl
H3C O CH3
SnCl4
C17H35 H3C O CH3
傅-克酰化反应
O
O
O
OC2H5 OC2H5
(CH3)2CO NaH
H3C
OH C2H5OH OC2H5 H2SO4 H3C
OC2H5 OC2H5
羟醛缩合、酯化
O
CH3 O
CH3 O
O O
CH
O
NH
hυ1
CH
hυ2
O O
席夫碱类
hυ1 hυ2
COOH
HO
O
OH
HO
O
O
占吨类
目录：
无机材料 共轭链变化：螺吡喃、联吡啶类、嗪类
一、光顺致反变结色构基变化本：概硫念靛类、偶氮类 二、光分致子变内色质物子转质移分：类席夫碱、占吨类 有机三材料、光开 类致、环变二-闭色杂环芳物反乙质应烯：合类俘成化精合酸物酐等类、二甲基芘 四、光加致氧变-脱色氧物反质应：应芳用香稠环类
目录：
无机材料 共轭链变化：螺吡喃、联吡啶类、嗪类
O Br
N Br
O
N toluene, reflux, 2h
MgBr
ONO
C2H5I, K2CO3
ONO
N
N
H
H
acetone, reflux, 36h
N
N
C2H5 C2H5
目录：
光致变色物质可以用来制得光致变色油墨；将光致变色物质加入透明
树脂中，制成光变色材料，可以用于太阳眼镜片、服装、玩具等等。
俘精酸酐类物质的合成 O
CH3(CH3)16COCl
H3C O CH3
SnCl4
C17H35 H3C O CH3
傅-克酰化反应
O
O
O
OC2H5 OC2H5
(CH3)2CO NaH
H3C
OH C2H5OH OC2H5 H2SO4 H3C
OC2H5 OC2H5
羟醛缩合、酯化
O
CH3 O
CH3 O
O O
CH
O
NH
hυ1
CH
hυ2
O O
席夫碱类
hυ1 hυ2
COOH
HO
O
OH
HO
O
O
占吨类
目录：
无机材料 共轭链变化：螺吡喃、联吡啶类、嗪类
一、光顺致反变结色构基变化本：概硫念靛类、偶氮类 二、光分致子变内色质物子转质移分：类席夫碱、占吨类 有机三材料、光开 类致、环变二-闭色杂环芳物反乙质应烯：合类俘成化精合酸物酐等类、二甲基芘 四、光加致氧变-脱色氧物反质应：应芳用香稠环类
纳微朗 光致变 电致变
纳微朗是一家全球领先的功率半导体芯片制造商，其产品线涵盖了广泛的应用领域，包括数据中心UPS、工业自动化、太阳能发电和新能源汽车等。
纳微朗推出的GaNFast和GeneSiC系列功率芯片，采用高度集成设计，能够大幅度简化应用并提升性能和可靠性，其产品主要采用光致变和电致变技术。
光致变色技术是一种通过改变材料对光线的吸收和反射性质，从而实现颜色变化的技术。
例如，在一些物质中加入一种化学物质，当它受到紫外线照射时，就会从透明转变为深色，这就是光致变色的基本原理。
光致变色材料在许多领域有着广泛的应用，如珠宝、时尚、建筑装饰等。
电致变色技术，又称电控变色、电化学变色等，是一种在电场作用下能够实现颜色转变的技术。
当电流通过特定的电极时，材料内部会产生氧化还原反应，进而改变其外观颜色。
这种技术在许多领域都有广泛的应用，例如智能窗户、电子屏幕和汽车后视镜等。
在具体的产品方面，纳微朗推出的NV613xC系列集成了各种保护和导通电阻Rds(ON)支持，能够覆盖30W-100W+的产品，同时保证700V 持续电压以及瞬态条件下的800V额定电压。
这一系列产品展现了纳微朗在功率芯片领域的高集成度和出色的技术实力。
除此之外，纳微朗还推出了适配苹果140WPD31快充市场需求的NV624X系列半桥氮化镓功率芯片，其具有更高集成度和自动待机模式，散热效果也更好。
产品具有更优秀的效率、散热和工艺设计，表现出纳微朗在功率芯片设计和生产方面的创新能力和实力。
在产品线的扩展方面，纳微朗不仅在传统领域持续深耕，更将目光投向了新兴市场，例如电致变色技术和光致变色技术的应用，为客户提供更多元化的产品选择。
纳微朗的这些产品在手机和笔记本电脑等电子设备中应用广泛，也在建筑、航天和汽车等领域有所应用，表现出了纳微朗在功率半导体领域的强大竞争力和创新能力。
《电致变色玻璃》课件
具有快速、可逆、无色透 明和高光学性能的独特特 点和优势。
3 应用领域
广泛应用于建筑、汽车、 航空航天等领域。
二、电致变色玻璃原理
基本结构
电致变色玻璃由两层透明导电 薄膜和间隔层组成。
变色原理
当施加电场时，导电薄膜之间 形成离子运动，改变玻璃的光 学性质。
能带图
能带图显示了玻璃在不同电场 强度下的带隙结构。
感谢您的耐心聆听，希望这份PPT课件对您有所启发。
七、参考文献
1 选取的研究论文和专利
1. 电致变色玻璃制备方法研究，XX学报，2020年。 2. 新型电致变色材料的合成和性能研究，XXX材料科学与工程，2021年。
2 参考文献注释
1. 张三等，电致变色玻璃的制备与性能研究，科技出版社，2022年。 2. 李四，电致变色玻璃应用发展趋势分析与展望，化学工业出版社，2021年。
三、电致变色玻璃制备和性能测试
1
制备方法
通过物理气相沉积、溅射法等制备出高
光学测试
2
质量的电致变色玻璃。
利用光谱仪和显微镜等设备对电致变色
玻璃的光学性能进行测试。
3
电化学测试
采用电化学循环测试和恒电流测试等方 法来评估电致变色玻璃的性能。
四、电致变色玻璃市场现状及前景
趋势
研究重点应聚焦于进一步提高电致变色玻璃的可靠性、耐久性和切换速度。
3
前瞻展望
电致变色玻璃有望成为未来智能材料发展的重要一环。
六、总结
电致变色玻璃的重要性
电致变色玻璃在建筑、汽车等领域的应用具有广泛的重要性。
未来发展展望
电致变色玻璃有望在新领域得到更广泛的应用和进一步的发展。
结束语
《电致变色玻璃》PPT课 件
3 应用领域
广泛应用于建筑、汽车、 航空航天等领域。
二、电致变色玻璃原理
基本结构
电致变色玻璃由两层透明导电 薄膜和间隔层组成。
变色原理
当施加电场时，导电薄膜之间 形成离子运动，改变玻璃的光 学性质。
能带图
能带图显示了玻璃在不同电场 强度下的带隙结构。
感谢您的耐心聆听，希望这份PPT课件对您有所启发。
七、参考文献
1 选取的研究论文和专利
1. 电致变色玻璃制备方法研究，XX学报，2020年。 2. 新型电致变色材料的合成和性能研究，XXX材料科学与工程，2021年。
2 参考文献注释
1. 张三等，电致变色玻璃的制备与性能研究，科技出版社，2022年。 2. 李四，电致变色玻璃应用发展趋势分析与展望，化学工业出版社，2021年。
三、电致变色玻璃制备和性能测试
1
制备方法
通过物理气相沉积、溅射法等制备出高
光学测试
2
质量的电致变色玻璃。
利用光谱仪和显微镜等设备对电致变色
玻璃的光学性能进行测试。
3
电化学测试
采用电化学循环测试和恒电流测试等方 法来评估电致变色玻璃的性能。
四、电致变色玻璃市场现状及前景
趋势
研究重点应聚焦于进一步提高电致变色玻璃的可靠性、耐久性和切换速度。
3
前瞻展望
电致变色玻璃有望成为未来智能材料发展的重要一环。
六、总结
电致变色玻璃的重要性
电致变色玻璃在建筑、汽车等领域的应用具有广泛的重要性。
未来发展展望
电致变色玻璃有望在新领域得到更广泛的应用和进一步的发展。
结束语
《电致变色玻璃》PPT课 件
光致变色材料
变色机理
3.六苯基双咪唑
六苯基双咪唑分子经过 hυ1的光照射会发生键的均裂，伴随着有色三苯基咪唑自由 基的生成，该反应是可逆的，同样经 hυ2光照射后自由基再结合回复到六苯基双咪唑分 子。
六苯基双咪唑的可逆光致变色过程
三苯基咪唑自由基的活泼性质使其极易结合空气中的氧，因此大大降低了该光致变色 材料的循环次数。
稠环芳香化合物经波长为 hυ1的光照射时，由于氧的作用导致稠环内形成过氧桥， 打断了其大的共轭体系使吸收波长发生蓝移，经 hυ2的光照射又回复到原来结构，两者 的吸收光谱不同，光致变色由加氧-脱氧过程来完成。
芳香稠环化合物的光致变色反应
该变色体系的优点是热稳定性好，但其较差的溶解性导致了在器件制备应用中困难重 重。
光致变色材料
Photochromic Material
目 录/contents
1.材料简介 2.材料分类 3.变色机理 4.材料应用
第一章
材 料简 介
材料简介
光致变色原理
光致变色（Photochromism）定义为：化合物A与B互为 异构体，化合物A受到波长为hυ1的光照射时，其进行特 定的光化学反应生成化合物B，此过程中由于其结构发 生变化致使吸收光谱及折射率都发生明显改变；而经过 另一波长hυ2的光照射或经过热作用，产物B又能回复到 A的形式，即某一物质在两种状态之间的可逆变化，A与 B对光的吸收明显不同（颜色也不相同）。
偶氮苯类化合物的光致变色过程
偶氮苯化合物一直是染料工业领域的重要着色剂，主要归功于它色彩艳丽、价格低 廉、性质稳定等优异特性。含偶氮基元（N = N）材料的独特光响应性使它们在以下领 域发挥着巨大的作用：作为存储介质用于光盘数据存储、光学转换和图像存储、自组 装单层膜系统、彩色照相影像染料漂白以及全息照相等高科技领域。
第3章 光致变色与电致变色材料 ppt课件
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1.2光致变色机理
机理：物质在光照 下由一种稳态结构 可逆地转变为另一 种稳态结构的化学
过程。
过程中的两种稳态结构称为双稳态结构。双 稳态结构间吸收波长差异越大，光致变色的 颜色分辨率越大；双稳态结构的稳定性越好， 材料的抗疲劳性就越好
PPT课件
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2.光致变色材料
• 理论上凡是具有双稳态结构的化合物，且 能在光驱动下实现双稳态结构的可逆转换， 这样的材料都可以作为光致变色材料。
如：二噻吩乙烯衍生物，以开环异构体为“关”
的状态，闭环异构体为“开”的状态,通过光子
调控（300nm光波和白光），可以可逆实现开环
和关环异构体间转换。
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2.光信息存储
信息存储包括将信息在介质上“写入”和“读
出”这两个功能。同样让双稳态结构分别对应
一种功能，可以实现信息的写入与读出。
流程：1.写入过程. A→B, hv1 写入光
2.读出过程. B* →B hv3 读出光 3.擦除过程. B→ A hv2 擦除光
• 实用性电致变色材料:
1.可逆变化循环次数高
2.响应速度快
3.分辨率大
• 目前常用的材料有：偶氮化合物，水杨醛 缩苯胺类，二芳基乙烯类衍生物等。
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2.1偶氮化合物
偶氮化合物通过偶氮基（-N=N-）在光作用 下发生顺反异构实现双稳态结构转变的。
偶氮化合物的顺反异构体中，由于反式的共 平面性好，有利于增大分子内∏电子的流动 性共轭效应得到加强，所以一般 情况下反 式结构更加稳定，且其最大吸收峰位相对于 顺式结构位于长波长区。
光致发光和电致发光谱课件
光致发光与电致发光未来发展的比较
应用领域
光致发光和电致发光各有其应用领域，光致发光更适用于需要大面积、长寿命、高稳定性 的场合，如显示屏、照明等；而电致发光则更适用于需要小面积、高亮度的场合，如指示 灯、显示面板等。
技术发展
光致发光和电致发光的技术发展路径不同，光致发光主要关注新型材料的研发和器件性能 的提升，而电致发光则更注重高效节能技术和多功能化的发展。
05
光致发光和电致发光的未来发展
光致发光的未来发展
新型材料研发
随着材料科学的不断发展，未来将会有更多高效、稳定的光致发 光材料被研发出来，进一步拓展光致发光的应用领域。
器件性能提升
通过改进光致发光器件的结构和工艺，提高其性能指标，如提高发 光效率、降低能耗等，以满足更广泛的应用需求。
智能化控制
结合光致发光器件与其他传感器和驱动器，实现光致发光器件的智 能化控制，使其能够更好地适应各种环境和应用场景。
荧光灯
荧光灯利用光致发光原理，通过 灯管内的荧光粉吸收紫外光并发
发光原理，通过 背光灯发出白光，再通过彩色滤
光片显示颜色。
荧光探测器
在科学实验和工业生产中，荧光 探测器常被用来检测物质中的荧 光物质，如蛋白质、DNA等。
电致发光的实际应用
02
光致发光和电致发光的材料
光致发光材料
光致发光材料在受到光照后，能够将吸收的光能转换为荧 光或磷光并释放出来。
光致发光材料通常由无机晶体、玻璃、陶瓷或高分子聚合 物等组成，它们能够将吸收的光能转换为较低能量的光辐 射，如荧光或磷光。这种材料广泛应用于照明、显示、生 物成像和传感等领域。
电致发光材料
当物质受到特定波长的光线照射时，其电子从基态跃迁至激 发态。当电子从激发态返回基态时，会释放出次级光子，其 能量与吸收的光子能量相等或相近。光致发光现象广泛存在 于自然界中，如萤火虫的发光。
光致变色材料PPT课件
光致变色的原理
• 光致变色现象是指一个化合物（A）在受到一定波长的光 照射时，可进行特定的化学反应，获得产物（B），在另 一波长的光照射或热的作用下，又恢复到原来的形式，具 有这种性质的材料称为光致变色材料。
光致变色示意图
.
3
光致变色材料分类
有机光致变色 化合物
无机光致变色 化合物
（1）螺毗喃类 （2）俘精酸醉类 （3）二芳基乙烯类 （4）偶氮苯类
2）变化前后的物理状态有足够的稳定性； 3）两种状态之间的变化要有较高的抗疲劳性，即
有足够长的循环寿命； 4）两种状态之间的变换其响应速度要足够快，灵敏
度要足够高； 5）制造成本要足够低。
应用领域
• (l)信息存储元件 • (2)装饰和防护包装材料 • (3)自显影全息记录照相 • (4)国防上的用途
.
14
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、俘精酸酐等)，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。
.
15
国防上的用途
光致变色物质的事例
光致变色物质可以用来制得光致变色油墨；将光致变色 物质加入透明树脂中，制成光变色材料，可以用于太阳眼镜 片、服装、玩具等等。
变 色 手 机 链
.
18
光致变色飞盘
.
19
时尚变色镜片
室内效果
室外效果
.
20
光致变色衣服
.
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
22
须明确在经历闭环和开环反应历程中其分子各种相关物理化学参数偶极矩极化率超级化率导电性能和磁性和光学性质荧光和磷光性质的变化规律以探索其用作为光分子开关等功能材料的特殊性质与机制从而指导设计合成和研制新型有机光致变色材料
PPT-光致变色
O OH N CH
hυ1 hυ2
NH CH
席夫碱类
O COO H O
hυ 1 hυ 2
HO
O
OH
HO
O
O
占吨类
开环2.4 开环-闭环反应引起变色
这类物质的分子在光照下会发生分子内开环这类物质的分子在光照下会发生分子内开环-闭环反 应，它们通常具有良好的热稳定性。 它们通常具有良好的热稳定性。 良好的热稳定性
X
Me
X
O2
Me
(415nm)
O O O
O Me O
(313nm)
Me O 芳香稠环化合物类
光氧化2.6 光氧化-还原反应
三芳二吡嗪醌经光化学还原反应时， 三芳二吡嗪醌经光化学还原反应时，其中的羰基会 转变成羟基，在此过程中伴随着颜色的变化， 转变成羟基，在此过程中伴随着颜色的变化，由原先 的黄色转变成绿色。 的黄色转变成绿色。
2、光致变色物质的分类
无机材料
共轭链变化：螺吡喃、螺螺噁嗪类、联吡啶类、氮 共轭链变化 丙啶类、噁嗪类 顺反结构变化：硫靛类、偶氮类 顺反结构变化 分子内质子转移：席夫碱、占吨类 分子内质子转移 开环-闭环反应 开环-闭环反应：俘精酸酐类、二杂芳乙烯类、
有机材料
二甲基芘类 化合物等 加氧-脱氧反应 加氧-脱氧反应：芳香稠环类 光氧化-还原反应 光氧化-还原反应：三芳二吡嗪醌 均裂反应：四氢萘酮 均裂反应
O N N O 黄色 N N
hυ/H +
H N N
+
OH
H N
+
O2
N OH 绿色 H
H
2.7 由均裂反应引起变色
四氯萘酮分子受光照发生键的均裂， 四氯萘酮分子受光照发生键的均裂，产生了一个橙色的三 氯萘氧自由基和一个氯自由基，反应可逆。 氯萘氧自由基和一个氯自由基，反应可逆。
hυ1 hυ2
NH CH
席夫碱类
O COO H O
hυ 1 hυ 2
HO
O
OH
HO
O
O
占吨类
开环2.4 开环-闭环反应引起变色
这类物质的分子在光照下会发生分子内开环这类物质的分子在光照下会发生分子内开环-闭环反 应，它们通常具有良好的热稳定性。 它们通常具有良好的热稳定性。 良好的热稳定性
X
Me
X
O2
Me
(415nm)
O O O
O Me O
(313nm)
Me O 芳香稠环化合物类
光氧化2.6 光氧化-还原反应
三芳二吡嗪醌经光化学还原反应时， 三芳二吡嗪醌经光化学还原反应时，其中的羰基会 转变成羟基，在此过程中伴随着颜色的变化， 转变成羟基，在此过程中伴随着颜色的变化，由原先 的黄色转变成绿色。 的黄色转变成绿色。
2、光致变色物质的分类
无机材料
共轭链变化：螺吡喃、螺螺噁嗪类、联吡啶类、氮 共轭链变化 丙啶类、噁嗪类 顺反结构变化：硫靛类、偶氮类 顺反结构变化 分子内质子转移：席夫碱、占吨类 分子内质子转移 开环-闭环反应 开环-闭环反应：俘精酸酐类、二杂芳乙烯类、
有机材料
二甲基芘类 化合物等 加氧-脱氧反应 加氧-脱氧反应：芳香稠环类 光氧化-还原反应 光氧化-还原反应：三芳二吡嗪醌 均裂反应：四氢萘酮 均裂反应
O N N O 黄色 N N
hυ/H +
H N N
+
OH
H N
+
O2
N OH 绿色 H
H
2.7 由均裂反应引起变色
四氯萘酮分子受光照发生键的均裂， 四氯萘酮分子受光照发生键的均裂，产生了一个橙色的三 氯萘氧自由基和一个氯自由基，反应可逆。 氯萘氧自由基和一个氯自由基，反应可逆。
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水杨醛缩芳胺又称席夫碱。它是通过。
在这两种稳态结构中，由于烯醇式结构共轭 度相对醌式结构更小，所以吸收峰位出现在 短波长区，后者位于长波长区，这种异构体 的转换，相应的颜色由无色和红色间转换。
但是席夫碱分子中醌式结构的稳定性较差
2.1偶氮化合物
偶氮化合物通过偶氮基（-N=N-）在光作用 下发生顺反异构实现双稳态结构转变的。
偶氮化合物的顺反异构体中，由于反式的共 平面性好，有利于增大分子内∏电子的流动 性共轭效应得到加强，所以一般 情况下反 式结构更加稳定，且其最大吸收峰位相对于 顺式结构位于长波长区。
偶氮化合物的优缺点
（2）光致变色反应 二芳基乙烯分子的双稳态结构是开环态和闭环 态两种异构体，其中开环态异构体外观上为白 色固态，称为无色体；在紫外线照射下，开环 异构体发生顺旋生成闭环体，闭环异构体一般 呈现很深的颜色，称为呈色体。二芳基乙烯分 子根据取代基及其取代位置的不同，闭环态的 吸收波长也有所不同，可呈现不同的颜色，如 黄色、红色、蓝色、绿色等。
长 的 时 间 隧 道，袅
第3章-光致变色与电致变色材料
• 1 光致变色现象 • 2 光致变色材料 • 3 光致变色材料的应用 • 4 电致变色材料 • 5 电致变色器件及其应用
➢1.1光致变色概念及机理
A
h1
B
/h2
光致变色是指一个化合物(A)，受到一定波长光 照射时，可发生特定的光化学反应，生成新的化 合物(B)，由于结构的改变导致其吸收光谱发生 变化。而在另一波长光照射或热的作用下，又能 恢复到化合物(A)。外观上A与B显示不同的颜色, 这种现象就称为光致变色。
2.3 二芳基乙烯类衍生物
（1）结构特征
二芳基乙烯类衍生物是在乙烯基的1, 2-位上连有 芳香环（Ar）的一类化合物，具有一个共轭6 ∏ 电 子的己三烯母体结构。如图3-7所示，其中芳基 （Ar）可为苯环、五元杂环或稠杂环等，取代基R 可为氢原子、烷基、脂环烃、芳香烃及卤原子等。 尤其是，当芳香环（Ar）为呋喃、噻吩或噻唑等 杂环时，二芳基乙烯衍生物将具有明显的光致变 色性质。
优点：制备工艺简单，顺反异构体颜色对比 度较大，分辨率大。
缺点: 顺式偶氮化合物的稳定性远不如反式， 不能组成有效的双稳态结构。当光照结束后， 会由顺式自发变为反式，所以偶氮化合物作 为光致变色材料受到一定的限制。
通过在偶氮苯两端引入推，拉电子基团来提 高偶氮化合物顺式体的稳定性。
2.2 水杨醛缩芳胺
由上可以看出在开环态中，由于两个噻吩 环不共平面， ∏ 电子定域在各自的噻吩杂
环中，使得开环态的二噻吩乙烯分子的最 大吸收波长在300 nm处。当开环体在紫外 线辐照下发生光异构化生成闭环态，两个 噻吩环位于同一个平面上， 共轭程度增
加，使得最大吸收波长红移至可见光区域 600 nm处，呈色体为鲜艳的蓝色。
2.4 螺吡喃类化合物
螺环化合物是指两个碳（杂）环共用一个碳 原子（又称螺原子），当有一个杂环为 吡喃环，即为螺吡喃。螺吡喃（spiropyran） 是研究得较早的一类有机光致变色化合物， 其变色过程是通过分子内周环反应，实现由 闭环异构体向开环异构体的转变，如图所示。
螺吡喃化合物闭环异构体是热力学稳定结构， 开环态呈色体稳定性不好，因此，螺吡喃作 为光致变色材料的抗疲劳性较差，易被氧化 降解。
螺吡喃化合物的变色机制
在螺吡喃化合物的闭环态中，螺原子两边的杂 环之间没有共轭关系，最大吸收波长 在紫外线区域，为无色体。当闭环态在紫外线 辐照下发生光异构化生成开环态，分子生 成两个共轭双键并与两端的苯环共轭相连，因 为开环异构体（半花菁结构）的共轭效应 得到加强，促使最大吸收波长红移至可见光区 域，而呈现鲜艳的颜色。
螺噁嗪（spirooxazine）化合物的光致变色是 在螺吡喃基础上发展起来的，其变色过程与 螺吡喃相似
3. 光致变色材料的应用
，可以通过提高亚氨基上氮原子的碱性和
邻羟基上氢原子的酸性来改善。下图中相 比化合物a 来说，由于化合物b中亚甲基位 于氮原子和苯环之间,使得氮原子上的电子 密度增强，碱性增强，促使化合物 b 醌式 体形成。同理，化合物 c的硝基增强了酚羟 基的酸性，更有效地促使了化合物c的醌式 体形成。
稳定性-化合物a<化合物b<化合物c
进 入 夏 天 ，少 不了一 个热字 当头， 电扇空 调陆续 登场， 每逢此 时，总 会想起 那 一 把 蒲 扇 。蒲扇 ，是记 忆中的 农村， 夏季经 常用的 一件物 品。 记 忆 中 的故 乡 ， 每 逢 进 入夏天 ，集市 上最常 见的便 是蒲扇 、凉席 ，不论 男女老 少，个 个手持 一 把 ， 忽 闪 忽闪个 不停， 嘴里叨 叨着“ 怎么这 么热” ，于是 三五成 群，聚 在大树 下 ， 或 站 着 ，或随 即坐在 石头上 ，手持 那把扇 子，边 唠嗑边 乘凉。 孩子们 却在周 围 跑 跑 跳 跳 ，热得 满头大 汗，不 时听到 “强子 ，别跑 了，快 来我给 你扇扇 ”。孩 子 们 才 不 听 这一套 ，跑个 没完， 直到累 气喘吁 吁，这 才一跑 一踮地 围过了 ，这时 母 亲总是 ，好似 生气的 样子， 边扇边 训，“ 你看热 的，跑 什么？ ”此时 这把蒲 扇， 是 那 么 凉 快 ，那么 的温馨 幸福， 有母亲 的味道 ！ 蒲 扇 是 中 国传 统工艺 品，在 我 国 已 有 三 千年多 年的历 史。取 材于棕 榈树， 制作简 单，方 便携带 ，且蒲 扇的表 面 光 滑 ， 因 而，古 人常会 在上面 作画。 古有棕 扇、葵 扇、蒲 扇、蕉 扇诸名 ，实即 今 日 的 蒲 扇 ，江浙 称之为 芭蕉扇 。六七 十年代 ，人们 最常用 的就是 这种， 似圆非 圆 ， 轻 巧 又 便宜的 蒲扇。 蒲 扇 流 传 至今， 我的记 忆中， 它跨越 了半个 世纪， 也 走 过 了 我 们的半 个人生 的轨迹 ，携带 着特有 的念想 ，一年 年，一 天天， 流向长
在这两种稳态结构中，由于烯醇式结构共轭 度相对醌式结构更小，所以吸收峰位出现在 短波长区，后者位于长波长区，这种异构体 的转换，相应的颜色由无色和红色间转换。
但是席夫碱分子中醌式结构的稳定性较差
2.1偶氮化合物
偶氮化合物通过偶氮基（-N=N-）在光作用 下发生顺反异构实现双稳态结构转变的。
偶氮化合物的顺反异构体中，由于反式的共 平面性好，有利于增大分子内∏电子的流动 性共轭效应得到加强，所以一般 情况下反 式结构更加稳定，且其最大吸收峰位相对于 顺式结构位于长波长区。
偶氮化合物的优缺点
（2）光致变色反应 二芳基乙烯分子的双稳态结构是开环态和闭环 态两种异构体，其中开环态异构体外观上为白 色固态，称为无色体；在紫外线照射下，开环 异构体发生顺旋生成闭环体，闭环异构体一般 呈现很深的颜色，称为呈色体。二芳基乙烯分 子根据取代基及其取代位置的不同，闭环态的 吸收波长也有所不同，可呈现不同的颜色，如 黄色、红色、蓝色、绿色等。
长 的 时 间 隧 道，袅
第3章-光致变色与电致变色材料
• 1 光致变色现象 • 2 光致变色材料 • 3 光致变色材料的应用 • 4 电致变色材料 • 5 电致变色器件及其应用
➢1.1光致变色概念及机理
A
h1
B
/h2
光致变色是指一个化合物(A)，受到一定波长光 照射时，可发生特定的光化学反应，生成新的化 合物(B)，由于结构的改变导致其吸收光谱发生 变化。而在另一波长光照射或热的作用下，又能 恢复到化合物(A)。外观上A与B显示不同的颜色, 这种现象就称为光致变色。
2.3 二芳基乙烯类衍生物
（1）结构特征
二芳基乙烯类衍生物是在乙烯基的1, 2-位上连有 芳香环（Ar）的一类化合物，具有一个共轭6 ∏ 电 子的己三烯母体结构。如图3-7所示，其中芳基 （Ar）可为苯环、五元杂环或稠杂环等，取代基R 可为氢原子、烷基、脂环烃、芳香烃及卤原子等。 尤其是，当芳香环（Ar）为呋喃、噻吩或噻唑等 杂环时，二芳基乙烯衍生物将具有明显的光致变 色性质。
优点：制备工艺简单，顺反异构体颜色对比 度较大，分辨率大。
缺点: 顺式偶氮化合物的稳定性远不如反式， 不能组成有效的双稳态结构。当光照结束后， 会由顺式自发变为反式，所以偶氮化合物作 为光致变色材料受到一定的限制。
通过在偶氮苯两端引入推，拉电子基团来提 高偶氮化合物顺式体的稳定性。
2.2 水杨醛缩芳胺
由上可以看出在开环态中，由于两个噻吩 环不共平面， ∏ 电子定域在各自的噻吩杂
环中，使得开环态的二噻吩乙烯分子的最 大吸收波长在300 nm处。当开环体在紫外 线辐照下发生光异构化生成闭环态，两个 噻吩环位于同一个平面上， 共轭程度增
加，使得最大吸收波长红移至可见光区域 600 nm处，呈色体为鲜艳的蓝色。
2.4 螺吡喃类化合物
螺环化合物是指两个碳（杂）环共用一个碳 原子（又称螺原子），当有一个杂环为 吡喃环，即为螺吡喃。螺吡喃（spiropyran） 是研究得较早的一类有机光致变色化合物， 其变色过程是通过分子内周环反应，实现由 闭环异构体向开环异构体的转变，如图所示。
螺吡喃化合物闭环异构体是热力学稳定结构， 开环态呈色体稳定性不好，因此，螺吡喃作 为光致变色材料的抗疲劳性较差，易被氧化 降解。
螺吡喃化合物的变色机制
在螺吡喃化合物的闭环态中，螺原子两边的杂 环之间没有共轭关系，最大吸收波长 在紫外线区域，为无色体。当闭环态在紫外线 辐照下发生光异构化生成开环态，分子生 成两个共轭双键并与两端的苯环共轭相连，因 为开环异构体（半花菁结构）的共轭效应 得到加强，促使最大吸收波长红移至可见光区 域，而呈现鲜艳的颜色。
螺噁嗪（spirooxazine）化合物的光致变色是 在螺吡喃基础上发展起来的，其变色过程与 螺吡喃相似
3. 光致变色材料的应用
，可以通过提高亚氨基上氮原子的碱性和
邻羟基上氢原子的酸性来改善。下图中相 比化合物a 来说，由于化合物b中亚甲基位 于氮原子和苯环之间,使得氮原子上的电子 密度增强，碱性增强，促使化合物 b 醌式 体形成。同理，化合物 c的硝基增强了酚羟 基的酸性，更有效地促使了化合物c的醌式 体形成。
稳定性-化合物a<化合物b<化合物c
进 入 夏 天 ，少 不了一 个热字 当头， 电扇空 调陆续 登场， 每逢此 时，总 会想起 那 一 把 蒲 扇 。蒲扇 ，是记 忆中的 农村， 夏季经 常用的 一件物 品。 记 忆 中 的故 乡 ， 每 逢 进 入夏天 ，集市 上最常 见的便 是蒲扇 、凉席 ，不论 男女老 少，个 个手持 一 把 ， 忽 闪 忽闪个 不停， 嘴里叨 叨着“ 怎么这 么热” ，于是 三五成 群，聚 在大树 下 ， 或 站 着 ，或随 即坐在 石头上 ，手持 那把扇 子，边 唠嗑边 乘凉。 孩子们 却在周 围 跑 跑 跳 跳 ，热得 满头大 汗，不 时听到 “强子 ，别跑 了，快 来我给 你扇扇 ”。孩 子 们 才 不 听 这一套 ，跑个 没完， 直到累 气喘吁 吁，这 才一跑 一踮地 围过了 ，这时 母 亲总是 ，好似 生气的 样子， 边扇边 训，“ 你看热 的，跑 什么？ ”此时 这把蒲 扇， 是 那 么 凉 快 ，那么 的温馨 幸福， 有母亲 的味道 ！ 蒲 扇 是 中 国传 统工艺 品，在 我 国 已 有 三 千年多 年的历 史。取 材于棕 榈树， 制作简 单，方 便携带 ，且蒲 扇的表 面 光 滑 ， 因 而，古 人常会 在上面 作画。 古有棕 扇、葵 扇、蒲 扇、蕉 扇诸名 ，实即 今 日 的 蒲 扇 ，江浙 称之为 芭蕉扇 。六七 十年代 ，人们 最常用 的就是 这种， 似圆非 圆 ， 轻 巧 又 便宜的 蒲扇。 蒲 扇 流 传 至今， 我的记 忆中， 它跨越 了半个 世纪， 也 走 过 了 我 们的半 个人生 的轨迹 ，携带 着特有 的念想 ，一年 年，一 天天， 流向长