光致变色cailiao.ppt
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有机光致发光材料 ppt课件
15
ppt课件
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
17
ppt课件
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。
10
ppt课件
2.有机光致变色体系
2.5 氧化还原过程
21
ppt课件
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。
22
12
ppt课件
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
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《有机光致变色材料》课件
通过调整制备工艺参数，如温度、压力、 浓度等，来优化有机光致变色材料的性能 。
04
有机光致变色材料的实际应用案例
显示器件
1 2
显示器原理
有机光致变色材料在受到光照时，分子结构发生 变化，导致颜色改变，从而实现显示效果。
优势与特点
有机光致变色材料具有高对比度、快速响应、低 能耗等优点，适用于动态显示和柔性显示领域。
降低有机光致变色材料的生产成本，使其 更具有市场竞争力。
颜色变化范围限制
拓展有机光致变色材料的颜色变化范围， 以满足不同应用领域的颜色需求。
反应速度与灵敏度
提高有机光致变色材料的反应速度和灵敏 度，使其能够更快地响应外界刺激。
解决策略与建议
加强基础研究
深入探索有机光致变色材料的反应机理 和性能优化途径，为解决上述挑战提供
3
应用场景
可应用于手机、平板电脑、智能手表等移动设备 的显示屏，以及公共信息展示、广告牌等商业显 示领域。
信息存储
01
02
03
信息存储原理
利用有机光致变色材料的 可逆颜色变化特性，将信 息编码为不同的颜色状态 ，从而实现信息的存储。
优势与特点
有机光致变色材料具有高 稳定性、耐久性及可重复 读写性，能够在常温常压 下实现稳定的信息存储。
添加剂
某些添加剂可以改善有机光致变色材料的 性能，如提高稳定性或改变变色效果。
性能优化方法
分子设计
掺杂技术
通过分子结构设计，调整有机光致变色材 料的性能参数，提高灵敏度和稳定性。
将其他物质掺杂到有机光致变色材料中， 以改善其性能或产生新的功能特性。
表面处理
制备工艺优化
对有机光致变色材料的表面进行物理或化 学处理，提高其耐久性和响应速度。
光致变色材料
将光致变色色素加入透明树脂中，制成光变色材料，可以用于太阳眼镜片，国内在变色眼镜方面已开始应用。
谢谢观看
光致变色的材料早在1867年就有所报道，但直至1956年Hirshberg提出光致变色材料应用于光记录存储的可 能性之后，才引起了广泛的注意。光致变色现象指的是化合物在受光照射后，其吸收光谱发生改变的可逆过程， 具有这种性质的物质称为光致变色材料或光致变色色素。人们最熟知的就是通常感光照相使用的卤化银体系，分 散在玻璃或胶片中的银微晶在紫外光照下成黑色，但在黑暗下加热又逆转，变成无色状态。对光致变色的研究大 都集中在二芳基乙烯、俘精酸酐、螺吡喃、螺嗪、偶氮类以及相关的杂环化合物上，同时也在继续探索和发现新 的光致变色体系。研究光致变色材料最多的国家是美国、日本、法国等，日本在民用行业上开发比较早。
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，因此典型无机材料的光 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。
光致变色材料
受到光源激发后能够发生颜色变化的材料
01 简介
目录
02 原理03 分类0 Nhomakorabea 应用前景
05 国内发展情况
06 研究成果
基本信息
光致变色材料，是指受到光源激发后能够发生颜色变化的一类材料。第一个成功的商业应用始于20世纪60年 代，美国的Corning工作室的两位材料学家Amistead和Stooky首先发现了含卤化银(AgX）玻璃的可逆光致变色性 能。
（3）自显影全息记录照相
谢谢观看
光致变色的材料早在1867年就有所报道，但直至1956年Hirshberg提出光致变色材料应用于光记录存储的可 能性之后，才引起了广泛的注意。光致变色现象指的是化合物在受光照射后，其吸收光谱发生改变的可逆过程， 具有这种性质的物质称为光致变色材料或光致变色色素。人们最熟知的就是通常感光照相使用的卤化银体系，分 散在玻璃或胶片中的银微晶在紫外光照下成黑色，但在黑暗下加热又逆转，变成无色状态。对光致变色的研究大 都集中在二芳基乙烯、俘精酸酐、螺吡喃、螺嗪、偶氮类以及相关的杂环化合物上，同时也在继续探索和发现新 的光致变色体系。研究光致变色材料最多的国家是美国、日本、法国等，日本在民用行业上开发比较早。
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，因此典型无机材料的光 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。
光致变色材料
受到光源激发后能够发生颜色变化的材料
01 简介
目录
02 原理03 分类0 Nhomakorabea 应用前景
05 国内发展情况
06 研究成果
基本信息
光致变色材料，是指受到光源激发后能够发生颜色变化的一类材料。第一个成功的商业应用始于20世纪60年 代，美国的Corning工作室的两位材料学家Amistead和Stooky首先发现了含卤化银(AgX）玻璃的可逆光致变色性 能。
（3）自显影全息记录照相
光致变色材料
无机光 致变色ຫໍສະໝຸດ 材料有机光 致变色 材料有机体系的光致变色过程通 常包含着多种有关光化学反应 同时进行，从而引起分子的结 构发生明显改变，如：电子转 移互变异构、键的均裂、键的 异裂、顺反异构、氧化还原反 应、周环化反应；该种类型材 料在变色眼镜、光敏装饰、防 伪材料以及数字显示等领域已 大量投入使用，其在光计算、 光信息存储、分子马达、光开 关、光学器件、全息超细显影 以及生物探针等领域也具备着 相当优越的应用潜能。
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。
螺吡喃类衍生物的光致变色反应
螺吡喃变色响应极快，且其 C-O 键的断裂速度达到皮秒级别，但螺吡喃化合物的抗疲劳 性不好，副反应几率大是其衰减的主要原因。电荷集中的两性离子结构是螺吡喃的变色 中间体以及开环体的主要结构，容易发生单线态氧的氧化降解，这使其成为螺吡喃在实 际应用中的极大劣势。
变色机理
5.稠环芳香化合物
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。
光致变色材料在光诱导情况下发生的异构化反应示意图
材料简介
化合物A与B都能稳 定存在
有机光致变色材料
顺－ 二芳基乙烯类化合物
1
3
2 反－二芳基乙烯类化合物
4
P
顺－二芳基乙烯类化合物
反－二芳基乙烯类化合物
6.5 吡喃类化合物
吡喃类化合物由于具有较好的光响应性，较快的褪 色速度以及较好的光稳定性，而成为继螺恶嗪类化合物之 后，另一类具有实际应用价值的光致变色染料。
6.5.1 萘并吡喃
A、结构及其合成
义。如视觉过程，就是多稳态之间变化的结果，从而感
知万紫千红，给人以美的享受。在多稳态中可以通过化
学或物理的方法令其中的某些特定态发生变化或稳定下
来，从而研制不同的器件，这种变化可用简化、多光子光致变色反应体系 有些物质在单光子作用下不发生光致变色反应，必
须通过多光子激发才能实现，而有些光子由于能量上的 原因不能引起反应。通过多光子的连续激发，则可实现 光致变色反应。
Ph N
hv
H O
hv'
Ph N H O
4. 顺反异构
对二苯乙烯类、苄叉苯胺类以及生物体中的顺发异 构化，超分子中的顺反异构都可以进行。
CH3 O
K+
CH3 O
OO
OO
SS
OO
450nm 350nm
CH3 O
OO
SS
K+
OO OO
O CH3
5．氧化还原过程
热稳定的稠环芳香化合物在光和氧作用下，也可 以发生光致变色反应。
当噻吩基变成苯并噻吩或吲哚基时，开环量子产率由 增大的趋势。
6.4.3 二芳基乙烯类化合物的光致变色反应机理
顺式异构体受光激发后，首先形成激发单重态（途 径1），该激发态有三个可能的反应途径。一是经系间窜 越（途径2）形成亚稳态产物，二是进行光化学反应，生 产基态产物（途径3）和环化产物P（途径4）。哪一种途 径为主，取代基有很大的影响。
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
PPT课件
3
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
4
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。
PPT课件
26
PPT课件
27
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。
PPT课件
5
PPT课件
6
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
光致变色高分子材料
含甲亚胺结构类型的光致变色高分子在高分子主链上含有邻轻基苯甲亚胺基团的聚合物具有光致变色功能，其光致变色机理如图所示。
甲亚胺基邻位经基氢的分子内迁移形成反式酮，然后热异构化为顺式酮，再通过氢的热迁移返回顺式烯醇即。
需要指出的是，小相对分子质量的聚甲亚胺光致变色不明显，这是由于反式酮和顺式烯醇的共扼体系均不大，两者的吸收光谱没有较大的差别。
因此先合成邻经基苯甲亚胺的不饱和衍生物，再与苯乙烯或甲基丙烯酸甲醋等单体共聚合才能得到光致变色高分子。
【2】(■)图L甲疾厦类的光戦变色机理Fig. I 卩hotochmmic mechanism pholochpomic poly mer2.2含硫卡巴粽结构型这类光致变色高分子中最为典型的是由对甲基丙烯瞰胺基苯基汞二硫腺络合物与苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯駄胺等共聚而制得的光致变色高分子。
图4是其中的一种，其共聚物薄膜经日光照射由桔红色变为暗棕色或紫色。
•种會机卡巴牌结构的光或喪邑高疔子—23偶氮苯型这类高分子的光致变色性能是偶氮苯的顺反异构引起的，在光作用下，偶氮苯从反式转为顺式，顺式是不稳定的，在暗条件下，回复到稳定的反式，如图5所示• 含偶氮苯基元的高分子可用于光电子器件、记录储存介质和全息照相等领域。
制备含偶氮苯结构的高分子有3种方法：一种是合成含有偶氮基团的乙烯衍生物，均聚或与不饱和单体进行自由基共聚制得侧链含有偶氮基团聚合物另一种是高分子同偶氮化合物的化学反应；第三种方法是通过共缩聚方法把偶氮苯结构引入到聚酰胺、尼龙等的主链中。
⑶大分子的构象对偶氮共聚物的光致变色性能有很大的影响，对在侧链上含有偶氮基团的高聚物特别明显。
如果共聚物在高pH值时，它卷曲成一团使分子的顺反异构减慢，光致色变的速度比小分子的偶氮模型化合物慢。
在低pH值时，大分子伸直使顺反异构的转变容易，发色和消色反应速度均比小分子模型化合物快。
如果将偶氮苯引入聚合物主链通常造成顺反异构的空间阻碍，其光致变色速率要比小分子模型化合物低些。
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。
光致变色高分子材料PPT课件
所处阶段 发展——活跃期
发展期 初创——发展期 发展——活跃期
发展期 发展期
第7页，共24页。
4.光致变色高分子材料应用前景
护目镜，太阳镜。 能自动调节室内光线的窗玻璃，建筑物装
饰玻璃，光闸和伪装材料。 在军事上可作为密写信息材料，伪装隐蔽
色，动态图象显示等。 Fig. 光致变色与光子器件.caj
第5页，共24页。
3.光致变色高分子材料研究进展
功能性染料 引入侧链 引入主链 与高分子共混
光致变色高分子材料 其他功能高分子 多功能高分子材料
第6页，共24页。
功能高分子材料发展水平评价结果
名称 分离膜 导电性能材料 磁性材料 溶致液晶材料 光色互变材料 电敏材料
评价值 52.0 46.2 38.9 37.3 35.5 35.2
现有方法合成现有产物
产物设计
工艺分析
现有工艺合成新产物
新工艺合成现有产物
新工艺合成新产物
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Thanks!
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三.分类介绍
本节内容 （分类介绍下列光致变色高分子）
1. 含亚甲胺结构类型
2. 含硫卡巴腙结构类型
3. 偶氮苯型 4. 聚联吡啶型 5. 含茚二酮结构型
6. 含噻嗪结构型
7. 含螺结构型 8. 物理掺杂型
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1.含亚甲胺结构类型
在光照射下亚甲胺基邻位羟基上的氢发 生分子内迁移，使顺式烯醇转化为反式酮， 从而导致吸收光谱的变化。
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2.含硫卡巴腙结构类型
目前主要集中为对苯基汞二硫腙络合物 与苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和 丙烯酰胺等共聚。
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三、含螺苯并吡喃结构的光致变色高分子
3. 螺吡喃类光致变色体系的合成方法
➢ 先合成含不饱和双键的苯并吡喃衍生物,然后 使之与其他通用单体(如丙烯酸甲酯)共聚合
➢ 把含不饱和双键的具有光致变色特性的螺化合 物与含活泼硅氢键的聚硅氧烷反应引入到有机 硅高分子的侧链上.
➢ 通过化学反应把螺苯并吡喃接到聚肽的链上 ➢ 通过带2个羟甲基的螺苯并吡喃衍生物和过量
一、含硫卡巴腙配合物的光致变色 聚合物
硫卡巴腙与汞的配合物是分析化学中常用的 显 色剂，属于光致开环化合物。这类光致变色 高分子中最为典型的是由对（甲基丙烯酞胺基） 苯基汞二硫膝络合物与苯乙烯、甲基丙烯酸甲酷、 丙烯酸丁酷和丙烯酞胺等共聚而制得的光致变色 高分子。如图是其中的一种, 其共聚物薄膜经日 光照射由桔红色变为暗棕色或紫色。
的密度大，且抗疲劳性能好，能快速写人和擦除信息。 (2)装饰和防护包装材料：可用作指甲漆、漆雕工艺品、T恤衫、
墙壁纸等装饰品。还可制成包装膜、调光玻璃窗、屏风玻璃 等。 (3)自显影全息记录照相：利用其光敏性制作的自显影+法照相 技术。对可见光不感光，只对紫外光感光。这种成像方法分 辨率高，不会发生操作误差，影像可以反正录制和消除。 (4)国防上的用途：其对强光特别敏感，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。
如可见光条件下的二硫代保护基团的感光裂解：
第一部分：概述
三、分类 光致变色现象一般人为地分为两类 1、正性光致变色 ：光照下材料的颜色由
无色或浅色转变成深色 2、逆光致变色 ：光照下
材料的颜色由深色转变 成景 (l)信息存储元件：其制成的计算机记忆存储元件，其记录信息
三、含螺苯并吡喃结构的光致变 色高分子
1. 螺吡喃类光致变色体系 def：由2个芳杂环( 其中1个含有吡喃环) 通过sp
杂化的螺碳原子连接而成的一类化合物的通称 。
三、含螺苯并吡喃结构的光致变 色高分子
2. 螺吡喃类光致变色行为
因此,大多数螺吡喃的吸收发生在紫外光谱区，一般在 200 ~400 a m范围内,不呈现颜色。在受到紫外光激发后， 分子中C—O键发生异裂，继而分子的构型和电子的排布发 生很大的变化，2 个环系由正交变为共平面，整个分子形 成一个大的共轭体系，吸收也随着发生很大的红移,出现 在 500-600nm范 围内，因此呈现颜色。
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
三、含螺苯并吡喃结构的光致变 色高分子
螺苯并吡喃结构，在紫外光的作用下，吡喃环 发生可逆的开环异构化反应，分子中吡喃环的 C-O 键断裂开环，分子部分结构进行重排；当 吸收可见光或者在热作用下，能重新环合，回 复原来的吸收光谱。
第一部分：概述
二、变色原理 光致变色过程中，变色现象大多与聚合物
吸收光后的结构变化有关系。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
三、含螺苯并吡喃结构的光致变 色高分子
它的反应过程可以用下式表示：
其中 Ar1和 Ar2是苯环、萘环、蒽环、吲哚啉环、 噻酚环等各种芳环或杂环，研究较多的是 Arl为吲哚 啉的螺吡喃，常称为吲哚啉螺毗喃(Indolin— ospiropyran) 。
三、含螺苯并吡喃结构的光致变 色高分子
其断裂后的分子通常称为开环体或成色体， 因为结构类似部花菁染料(meroeyanine dyes),所 以通常 被称为“photomerocyanine ” ，以“PMC” 或“PM”代表。在可见光或热的作用下，PMC发生 关环反应返回到SP,构成了一个典型的光致变色体 系。螺吡喃 在溶液中或分散在固态基质,如硅胶/ 树脂、聚合物或膜中都呈现光致变色性质。
第一部分：概述
第一部分：概述
五、制造途径 1）小分子光致变色材料与聚合物共混，
使共混后的聚合物具有 光致变色功能 2）通过共聚或者接枝反应以共 价键将光致变色结构单元连接 在聚合物主链或者侧基上
第二部分：典型的光致变色材料介绍
一、含硫卡巴腙配合物的光致变色聚合物 二、含偶氮苯的光致变色高分子 三、含螺苯并吡喃结构的光致变色高分子 四、氧化还原型光致变色聚合物
三、含螺苯并吡喃结构的光致变 色高分子
含螺苯并吡喃结构的光致变色高分子，因为 变色明显，所以在目前备受人们的关注。常见的 螺苯并吡喃结构的光致变色聚合物主要有以下三 种结构类型：
① 含螺苯并吡喃结构的甲基丙烯酸酯或者甲基丙烯 酸酰胺，与普通甲基丙烯酸甲酯的共聚产物；
② 含螺苯并吡喃结构的聚肽；
③ 主链中含有螺苯并吡喃结构的缩聚高分子。
光致变色高分子材料
1
概述
2 典型的光致变色材料介绍
3 光致变色高分子中的光力学现象
第一部分：概述
一、什么是光致变色高分子材料 表现出可逆的颜色变化的高分子
材料称为光致变色高分子材料。 某些高分子材料在光的作用下
化学结构发生可逆变化，因而材料 对可见光的吸收光谱也会发生某种 改变，从外观上看是相应地产生 颜色变化。
二、含偶氮苯的光致变色高分子
这类高分子的光致变色性能是偶氮苯的顺 反异构引起的, 在光作用下, 偶氮苯从反式转 为顺式,顺式是不稳定的, 在暗条件下, 回复到 稳定的反式。
二、含偶氮苯的光致变色高分子
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
类等; ⑥周环化反应，如俘精酸配类、二芳基
乙烯类等。
第一部分：概述
请看下面的例子： 某些有机化合物的结构以两种官能团异构体互相
迅速变换而处于动态平衡的现象。例如，乙酰 乙酸乙酯是酮式和烯醇式的平衡混合物：
第一部分：概述
由于双键和环不能自由旋转而引起的构型异构， 通常称为几何构型或顺反异构 。
第一部分：概述