“光致变色”:看得见的节能色彩

近年来,一些智能手机采取新型独特的光致变色处理技术,将无机光致变色材料与其他材料相结合,在受到阳光照射时颜色会发生变化。变色眼镜也不例外,依照光致变色原理改变镜片颜色,以保护眼睛免受强光照射。节能减排是当前应对全球气候变化的重要手段。2021年,全球能源消耗中建筑耗能占34%,而建筑耗能又占二氧化碳排放量的37%,一半以上的建筑耗能用于室内空间的制冷、供暖和照明。

光致变色纱线在多层织物设计中的应用

为了丰富织物的多样性,利用光致变色纱线,结合表里换层双层组织,设计与开发了“P”字图案表里换层光致变色面料;并进一步设计与开发了上、中层表里换层结构的“E”字图案三层组织光致变色面料,实现了织物在光线照射下单面变色,而反面不显变色的特殊效果。将光致变色纱线与表里换层结构的双层或多层织物相结合,可以形成新型光致变色功能面料,为此类产品的开发与设计提供了一种新思路。

具有光致变色功能的PA6纳微米纤维的制备与性能

为制备具有光致变色功能的纳微米纤维,以萘并吡喃(NA)为变色单元,以甲基丙烯酸甲酯(MMA)为聚合物基质单体,以二氧化硅(SiO_(2))为包覆层,制备了光致变色纳微米微球PMMA/NA@SiO_(2),然后将PMMA/NA@SiO_(2)纳微米微球引入到尼龙6的静电纺丝溶液中,通过对静电纺丝过程中的各工艺参数的优化,对PA6的基本形貌进行了在线调控,成功制备了直径分布较均匀的PA6纳微米变色纤维。场发射扫描电镜和紫外可见光分光光度计的测试结果表明:PMMA/NA@SiO_(2)的直径范围在100~210 nm之间;在PMMA/NA@SiO_(2)质量分数小于10%时,纤维样品的形貌无明显变化,变色性能随添加的变色材料的增加而增强,所制备的样品变色性能和纤维形貌最好,在紫外光照射后会呈现出较好的变色性能和耐疲劳性;通过紫外灯照射发现,相对于λ=365 nm的紫外光,λ=254 nm的紫外光对该光致变色纳微米纤维的变色性能影响较大。

光致变色纺织品设计及其在服饰产品中的应用

以光致变色纺织品为研究对象,从光致变色纺织品的图案色彩设计、色彩搭配原则、材料与工艺选择等方面开展设计研究,探讨光致变色纺织面料在服装配饰等时尚领域的应用,并进行变色测试与色牢度测试实验,结果表明,光致变色纺织品对紫外光响应灵敏,变色性能与色牢度俱佳,在服装配饰等时尚产业具有应用价值与发展前景。

Ca_(2)SnO_(4):Eu3+陶瓷的光致变色及光强调控特性研究

开发光辐射响应好、稳定性强的光致变色材料是无机光致变色材料研究的一大目标。研究采用高温固相反应法制备了稀土离子Eu^(3+)掺杂的光致变色陶瓷Ca_(2.02-x)SnO_(4):xEu^(3+)。对陶瓷的光致变色行为展开研究,发现在290 nm光照下着色效果最好,陶瓷由白色变为灰色。440 nm光照8 min后着色陶瓷颜色基本恢复,或者将着色陶瓷加热至623 K后灰色完全消失。光致发光性能研究表明395、466和534 nm可激发出以617 nm为主的红色光发射。研究了陶瓷的光强调控特性,发现290 nm光照射能使陶瓷的发射光谱强度显著降低,617 nm处有最高着色光强调制率86.9%。经过10个循环的着色-漂白实验,陶瓷光强调控性能保持稳定,表现出良好的可逆性。陶瓷的光致变色行为和光强调控行为表现出明显的特征UV波长响应和UV光辐射累积响应特点,表明该材料有望应用于光辐射剂量探测领域。

基于含氧氢化钆薄膜的宽波段调制光致变色智能窗

光致变色窗户因结构简单、被动调光和零能耗输入而被认为是一种高效的节能智能窗,然而有关光致变色智能窗的研究很少涉及中红外(MIR)波段,这限制了节能效率。本研究通过在ITO衬底上生长稀土含氧氢化物(ReO_(x)H_(y))薄膜,实现了宽波段调制的能力。所开发的光致变色智能窗口能够通过感应光强度自动调节发射率,同时保持可见光和近红外(NIR)调制(ΔT_(sol)=35.1%,ΔT_(l um)=37%,Δ(ε8-13μm=0.12))。研究还通过优化制备气氛,实现了GdO_(x)H_(y)的一步制备并提高了稳定性,通过综合表征分析了光致变色机理。总之,这种跨越可见光-近红外-中红外的被动协同调制方法有望推动光致变色智能窗的发展。

基于BS-12/丙烯酰胺水凝胶的光致变色性能研究

光致变色系统已被广泛用于视觉信息存储和紫外-红外光检测,但在便携性和反应灵敏度方面还需要改进。以十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)、丙烯酰胺(AAM)等为原料,钼酸铵为变色结构单元,采用一锅法制备了具有快速响应变色行为的十二烷基二甲基甜菜碱/聚丙烯酰胺-钼酸铵(BS-12/PAAm-Mo_(7))光致变色水凝胶,通过傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜对水凝胶的结构和形貌进行了分析,考察了紫外光波长和照射时间、温度、变色结构单元含量等对水凝胶变色性能的影响。结果表明,制备的水凝胶具有良好的光致变色性能,可以实现从无色到蓝色的快速反应,具有良好的可逆性和稳定性。

4-氟苯乙酮双取代紫精的合成及光致变色特性

紫精材料在外界刺激(如光、热、电)下会表现出灵敏的变色行为,在光学开关和分子传感识别中具有良好的潜在应用前景.通过一步反应合成了4-氟苯乙酮双取代紫精衍生物(VioF_(2)·2Cl).氟苯乙酮取代基的引入扩大了其共轭体系,起到稳定自由基的作用,使着色更稳定持久.VioF_(2)·2Cl在紫外(ultraviolet,UV)灯的照射下可以快速地从白色转变为浅黄色直至黄绿色,显示出了灵敏的光致变色行为.变色后晶体中的VioF_(2)^(2+)分子间具有更短的π···π^(*)作用距离,能够促进光致电子转移(photoinduced electron transfer,PET)过程的发生,并且起到稳定紫精阳离子自由基的作用,使其能够在氧气环境下持续变色3 d而不被氧化褪色.这种新型的紫精衍生物表现出了更为灵敏的光致变色性能及自由基着色稳定性,在光致变色材料领域具有良好的潜在应用可能.

缅甸抹谷紫方钠石光致变色效应脱色效率研究

光致变色效应是紫方钠石最显著且极具价值的光学特征。本文通过EDXRF、FTIR、UV-VIS-NIR、D65标准光源、照度计以及色度学方法,对缅甸抹谷紫方钠石光致变色效应脱色效率进行了定量研究。紫方钠石的主量元素为Na、Al、Si和O,此外含有少量Cl和S,微量元素可含Ca、K和Fe, UV-VIS-NIR光谱存在472、540和667 nm的3个吸收峰,其中以540 nm吸收强度最大,脱色过程中,其光谱吸收峰峰位不变,但强度随时间逐渐减小,540 nm吸收峰面积在0~80 s与时间呈线性负相关(R^(2)=0.99);脱色过程中,当照度从5 000 lx升高至30 000 lx时,紫方钠石脱色效率明显升高,明度L^(*)升高,彩度C^(*)降低,色品a^(*)降低且色品b^(*)升高,色调由紫色向粉色调轻微变化,是电荷转移导致F中心被破坏的直接结果。

光致变色纺织品制备技术的研究进展

光致变色纺织品因迅速的光响应性和反应可逆性等特质,在时尚和智能纺织品领域应用前景广泛。概述光致变色材料的变色原理和分类,探讨光致变色纺织品制备方法(直接接枝、染色及印花、纺丝、层层自组装、微胶囊法)的最新进展,并总结各种方法的优缺点。直接接枝法可精确控制材料用量,但部分方法需要专业技术和设备;染色及印花法简便经济,适用于大规模生产,但染料易褪色且可能污染环境;纺丝法将光致变色物质纺入纤维,但制备过程复杂;层层自组装法可精确控制材料结构,提高稳定性,但制备周期长且繁琐;微胶囊法可有效隔离材料,提高稳定性,具有量产潜力,可用于开发智能纺织品。最后,简要介绍光致变色纺织品在光信息储存和太阳紫外线检测等领域的应用进展。

银-二芳基乙烯化合物的合成及其光致变色性质的研究

金属介导的分子开关配合物在有机光电功能材料及分子器件等领域具有广阔的应用前景。本工作通过配位导向机制将金属离子Ag I与二芳基乙烯开关L结合,制备一种银-二芳基乙烯配位化合物[L-AgNO_(3)]_(2)(CHCl_(3))_(2)(Ag-L)。其单晶结构表明,中心金属离子Ag I与L上不同位置的N原子发生配位作用形成一个扭曲的四面体。通过红外光谱(IR)及核磁共振氢谱(1H NMR)对其结构进行表征,利用紫外-可见分光光谱仪(UV-Vis)研究Ag-L的光致变色行为,探索了其在不同介质中的开闭环过程。一系列研究结果表明,Ag-L化合物在二氯甲烷溶液和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中均具有良好的可逆光致变色性质。

3,3-二苯基-3H-萘并吡喃化合物的合成与光致变色性质——一个综合有机化学实验设计与教学实践

将Claisen重排、光化学反应及固相合成等引入有机化学实验,开发了一个综合有机化学试验——3,3-二苯基-3H-萘并吡喃(3H-NP)的合成与光致变色性质研究。采用液相及固相合成两种方法合成了产物,对比考查了合成方法对收率的影响,并通过紫外-可见吸收光谱研究了产物的光致变色性质的影响。本实验将科学研究过程融入教学实践,有利于培养本科生的科学素质和创新能力。

螺吡喃光致变色染料及其在纺织领域的应用研究

螺吡喃光致变色材料研究历史悠久,应用领域广泛,具有诸多优良性能。详细总结了螺吡喃光致变色染料的各种结构类型;概述了螺吡喃光致变色织物的相关性能测试,对光致变色织物的颜色特性、光致变色性能以及色牢度试验进行归纳总结;介绍了螺吡喃光致变色染料在纺织服装领域的应用,指出了螺吡喃光致变色染料存在的问题并对其未来发展进行了展望。

基于光致变色钙钛矿材料的非接触式图像识别

视觉是人类获取信息的主要来源。用于视觉系统模拟的人工图像识别是发展人工智能技术的关键一环。当前,光电突触凭借存算一体式处理光信号的特点被广泛应用于视觉模拟领域,但是突触的光电转换需要对输入光信号进行接触式处理,从而导致大量的能量消耗。针对这个问题,研究了基于光致变色钙钛矿薄膜的全光人工突触,它在紫外和可见光触发下,从光透过率的变化上表现出显著的突触特性,包括配对脉冲易化和学习能力。利用循环神经网络处理随时间变化的透射率数据,实现了对数字图像的二元识别,识别精度从第1个循环就稳定在100%。该器件具有零功耗非接触式信息读取的特点,为视觉系统模拟开辟了一条新的途径。

两个紫精-多酸杂化材料的合成、结构及其光致变色和光催化性质

分别利用1,1'-二甲基-4,4'-联吡啶(甲基紫精,MV)二氯化物和1,1'-二乙基-4,4'-联吡啶(乙基紫精,EV)二溴化物的阳离子作为电子受体,富电子的杂多酸阴离子作为电子给体,合成了2个新的紫精-多酸杂化晶态材料:(MV)_(2)[HPW^(Ⅴ)_(2)WⅥ_(10)O_(40)]·2H_(2)O(1)和(EV)_(2)[Mo_(8)O_(26)](2),并解析了其单晶结构,在化合物1和2中,阴、阳离子间均存在氢键相互作用。2具有光致变色性能,光响应时间为1 min以内。通过固体漫反射、电子顺磁共振和理论计算等手段,探究了2的光致变色机理。1和2对光降解有机染料(亚甲蓝、盐酸副玫瑰苯胺和罗丹明6G)均具有一定的催化性能。

光致变色释氟性窝沟封闭剂的理化性能研究

目的研究一种光致变色释氟性窝沟封闭剂的理化性能。方法实验组选择自制的由二甲基丙烯酸二异氰酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、樟脑醌、2,6-二叔丁基对甲酚、二氧化硅、释氟剂和二芳基乙烯化合物等成分组成的新型窝沟封闭剂,对照组为3M ESPE Clinpro Sealant窝沟封闭剂,对两种材料分别进行剪切粘接强度、挠曲强度、固化深度、固化时间及溶出氟含量的测试,运用扫描电镜观察窝沟封闭牙齿侧切剖面的情况。结果实验材料与对照材料的剪切粘接强度分别为(19.73±1.91)MPa和(19.37±4.03)MPa(P>0.05);挠曲强度分别为(90.35±1.04)MPa和(72.04±0.83)MPa(P<0.05);固化深度分别为(2.54±0.07)mm和(2.73±0.12)mm(P<0.05);固化时间为(10.2±0.28)s和(11.5±0.27)s(P<0.05);3个月累积溶出氟含量分别为0.0328%和0.0478%。扫描电镜结果表明,两种窝沟封闭剂均能到达窝沟深处,具有良好的流动性,具有较好的封闭效果。结论新型的光致变色释氟性窝沟封闭剂具有优异的理化性能和良好的临床应用潜能。

Er^(3+)掺杂锡酸盐光致变色材料的可逆复用模拟和图像光信息存储

随着信息时代的飞速发展,光致变色材料因其在防伪和可擦除光信息存储方面的应用前景而受到越来越多的关注。在这项工作中,报道了一种锡酸盐结构光致变色粉末,在紫外光照射下,其颜色由白色变为棕色,并且可以通过365 nm光处理进行漂白。基于能量转移,将Er^(3+)离子掺杂到Ca_(2.02)SnO_(4)基体中,获得了具有特殊激发(380 nm)和发射(552 nm)特性的发光调制。通过紫外光照射,实现文字、图像信号的存储,然后通过254 nm紫外光读出存储信息,365 nm的光照射后擦除记录信息,通过采用紫外和365 nm交替照射,实现图像防伪。此外,存储的信息经过几个循环几乎没有变化,显示出优异的抗疲劳性和可逆性。这些结果表明,锡酸盐结构Ca_(2.02)SnO_(4):xEr^(3+)光致变色材料在光信息存储和防伪方面具有广阔的多功能应用前景。

一种具有光致变色性能的有机-无机超分子材料的合成与性能研究

通过水热合成法制备了一种基于紫精衍生物的有机-无机超分子光致变色材料,观察了其可逆的光致变色现象,并通过粉末衍射、红外光谱、固体紫外漫反射光谱与电子顺磁共振光谱深入研究了其光致变色机理。

萘并萘醌类光致变色材料的研究进展

对萘并萘醌类光致变色材料的化合物和聚合物的结构、光致变色机理以及应用前景做了较全面的综述 .

2种同构紫精配位聚合物的合成及其光致变色性能

变色材料作为一种新型的智能材料,在光存储信息和光学器件等领域具有巨大的应用潜力。以具有柔性骨架的紫精配体1,1’-双(4-羧基苄基)-4,4’-联吡啶二氯化物(H_(2)BpybcCl_(2))作为功能配体,与过渡金属离子Mn^(2+)和Cd^(2+)自组装,合成2个同构配位聚合物[Mn(Bpybc)Cl_(2)·H_(2)O]n(1)和[Cd(Bpybc)Cl_(2)·4H_(2)O]_(n)(2)。X射线单晶衍射表明,2个化合物为一维链状结构。在紫外灯照射下,光诱导电子转移而产生紫精自由基,2种化合物均表现出明显的光致变色行为。