研究目的
开发一种新策略,利用市售螺吡喃染料(无需化学衍生化)实现具有高度可调逆光致变色特性的固态材料,并将此特性转移至固态以应用于可重写设备等领域。
研究成果
该研究成功开发出一种无需反应、通用的策略,利用市售螺吡喃实现了固体材料中可调的反向光致变色。通过改变溶剂,在无需化学改性的情况下实现了不同颜色和切换速率。封装技术使这些特性在固态下得以保留,从而能够制备出具有多种光致变色响应的柔性薄膜(仅需单一染料),适用于可重写纸张等应用。
研究不足
该研究仅限于特定的螺吡喃染料和溶剂;其他染料或基质可能不会表现出类似的调谐性。对于某些染料,胶囊中的重新着色动力学比本体中更慢,这可能是由于聚合物壳层中存在刚性亚域。该方法需要非挥发性溶剂进行封装,这可能会限制溶剂的选择。
1:实验设计与方法选择:
研究通过将螺吡喃染料溶解于不同非挥发性溶剂以稳定各种部花菁形态,将这些溶液封装于聚合物胶囊中并整合进固体聚合物薄膜。该方法利用酸碱特性和溶剂相互作用来调节光致变色响应。
2:样本选择与数据来源:
基于不同碱度选取了五种市售螺吡喃(SP-1至SP-5)。溶剂包括壬酸(NA)、正十二烷基膦酸(DPA)、二羟基封端聚(二甲基硅氧烷-共-二苯基硅氧烷)(PDMS-OH)以及十四醇-双酚A混合物(TD-BA)。
3:实验设备与材料清单:
设备包含扫描电子显微镜(FEI Quanta 650 FEG)、分光光度计(Cary 60)、差示扫描量热仪(TA Instruments Q20)及核磁共振仪(Bruker DPX250和DPX400)。材料包括聚合物(PMMA、PES、PC、PVA、PA)、溶剂(NA、DPA、PDMS-OH、TD、BA、HA、PA类酸、HD)及螺吡喃染料(TCI化学提供的SP-1至SP-5)。
4:0)、差示扫描量热仪(TA Instruments Q20)及核磁共振仪(Bruker DPX250和DPX400)。材料包括聚合物(PMMA、PES、PC、PVA、PA)、溶剂(NA、DPA、PDMS-OH、TD、BA、HA、PA类酸、HD)及螺吡喃染料(TCI化学提供的SP-1至SP-5)。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:通过将染料溶解于溶剂制备溶液并进行吸收光谱表征。采用溶剂蒸发法合成胶囊:将聚合物溶于CH2Cl2后与染料-溶剂溶液混合,在PVA水溶液中乳化,加热蒸发CH2Cl2,离心后冻干。将胶囊分散于聚合物溶液并滴铸制成薄膜。
5:数据分析方法:
采用Kubelka-Munk方程分析固体吸收光谱。热反异构化动力学符合一级动力学拟合。通过核磁共振和差示扫描量热仪测定负载量及熔点。
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