北京
来源：“Research科学研究”微信公众号
近期，西北工业大学的黄维院士团队和于涛教授课题组对光致变色聚合物的最新发展进行了深入综述。该综述以 “Recent Development of Photochromic Polymer Systems: Mechanism, Materials and Applications”为题，刊登在Research上。
Citation：
Zou J, Liao J, He Y, Zhang T, Xiao Y, Wang H, Shen M, Yu T, Huang W. Recent Development of Photochromic Polymer Systems: Mechanism, Materials, and Applications. Research 2024;7:Article 0392.
https://doi.org/10.34133/research.0392
研究背景
光致变色聚合物是一种能够在光照射下发生可逆颜色变化的特殊高分子材料，这种材料通过在大分子中引入特定的光致变色基团（如偶氮苯、螺吡喃、二芳基乙烯等），使得聚合物在受到光照时能够迅速且可逆地改变颜色。光致变色聚合物的这一特性使其在智能材料、光信息存储、光转换器件以及光开关等多个领域具有广泛的应用潜力。通过精确控制光照条件，这种聚合物可以实现高效的颜色切换，为现代科技带来革新性的可能。
研究进展
近期，西北工业大学的黄维院士团队和于涛教授课题组对光致变色聚合物的最新发展进行了深入综述。他们深入探讨了偶氮苯、螺吡喃和二芳基乙烯等光致变色聚合物的基本变色机理，并对这些材料的分类、特性以及应用领域进行了全面而详细的概述。特别值得一提的是，随着3D打印技术的飞速发展，该团队还总结了3D打印光致变色聚合物的最新研究成果，展望了其在未来智能材料和设备领域中的广阔应用前景，为光致变色聚合物领域的研究人员提供了参考和启示。
图1 光致变色聚合物的分类和应用
偶氮苯聚合物，作为光致变色材料的重要分支，主要分为嵌段共聚物和树枝状聚合物两大类，它们以其独特的光响应特性在光图案化、药物输送和自修复等多个领域展现出广泛的应用潜力。螺吡喃分子结构中的C-O键断裂开环，呈现颜色变化，且在可见光或热作用下可恢复无色状态，具有极快的变色速度，广泛应用于智能材料等领域。二芳基乙烯变色源于分子内的电荷转移和构象改变，该类材料在光开关、光学存储、超分辨率成像、传感器等领域具有广泛应用前景。除此之外，随着3D打印技术的蓬勃发展，研究人员还总结了用于3D打印的光致变色聚合物。预计未来光致变色 3D 打印聚合物有望应用于传感器、光致变色玻璃乃至人体组织结构仿生，从而提高人们的生活质量。
未来展望
然而，光致变色聚合物的发展仍面临诸多挑战。为了推动其在实际应用中的广泛应用，我们首先需要解决合成难度高、光敏感性不足等问题，以开发出更易合成、对光更敏感的聚合物材料。其次，提高聚合物的耐光疲劳性、可逆性和长寿命性能，对于其在柔性电子设备等领域的应用至关重要。最后，探索光致变色聚合物与高端技术如增材制造的有效结合方法，开发出结构复杂、功能多样的光致变色器件，以满足健康检测、纳米技术等前沿领域的需求，将是未来研究的重点方向。
作者简介
本文通讯作者为黄维院士和于涛教授。该工作得到国家基础科学中心基金、国家自然科学基金、陕西省杰出青年科学基金等项目支持。
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