來源：“Research科學研究”微信公衆号
近期，西北工業大學的黃維院士團隊和于濤教授課題組對光緻變色聚合物的最新發展進行了深入綜述。該綜述以 “Recent Development of Photochromic Polymer Systems: Mechanism, Materials and Applications”為題，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
光緻變色聚合物是一種能夠在光照射下發生可逆顔色變化的特殊高分子材料，這種材料通過在大分子中引入特定的光緻變色基團（如偶氮苯、螺吡喃、二芳基乙烯等），使得聚合物在受到光照時能夠迅速且可逆地改變顔色。光緻變色聚合物的這一特性使其在智能材料、光資訊存儲、光轉換器件以及光開關等多個領域具有廣泛的應用潛力。通過精确控制光照條件，這種聚合物可以實作高效的顔色切換，為現代科技帶來革新性的可能。
研究進展
近期，西北工業大學的黃維院士團隊和于濤教授課題組對光緻變色聚合物的最新發展進行了深入綜述。他們深入探讨了偶氮苯、螺吡喃和二芳基乙烯等光緻變色聚合物的基本變色機理，并對這些材料的分類、特性以及應用領域進行了全面而詳細的概述。特别值得一提的是，随着3D列印技術的飛速發展，該團隊還總結了3D列印光緻變色聚合物的最新研究成果，展望了其在未來智能材料和裝置領域中的廣闊應用前景，為光緻變色聚合物領域的研究人員提供了參考和啟示。
圖1 光緻變色聚合物的分類和應用
偶氮苯聚合物，作為光緻變色材料的重要分支，主要分為嵌段共聚物和樹枝狀聚合物兩大類，它們以其獨特的光響應特性在光圖案化、藥物輸送和自修複等多個領域展現出廣泛的應用潛力。螺吡喃分子結構中的C-O鍵斷裂開環，呈現顔色變化，且在可見光或熱作用下可恢複無色狀态，具有極快的變色速度，廣泛應用于智能材料等領域。二芳基乙烯變色源于分子内的電荷轉移和構象改變，該類材料在光開關、光學存儲、超分辨率成像、傳感器等領域具有廣泛應用前景。除此之外，随着3D列印技術的蓬勃發展，研究人員還總結了用于3D列印的光緻變色聚合物。預計未來光緻變色 3D 列印聚合物有望應用于傳感器、光緻變色玻璃乃至人體組織結構仿生，進而提高人們的生活品質。
未來展望
然而，光緻變色聚合物的發展仍面臨諸多挑戰。為了推動其在實際應用中的廣泛應用，我們首先需要解決合成難度高、光敏感性不足等問題，以開發出更易合成、對光更敏感的聚合物材料。其次，提高聚合物的耐光疲勞性、可逆性和長壽命性能，對于其在柔性電子裝置等領域的應用至關重要。最後，探索光緻變色聚合物與高端技術如增材制造的有效結合方法，開發出結構複雜、功能多樣的光緻變色器件，以滿足健康檢測、納米技術等前沿領域的需求，将是未來研究的重點方向。
作者簡介
本文通訊作者為黃維院士和于濤教授。該工作得到國家基礎科學中心基金、國家自然科學基金、陝西省傑出青年科學基金等項目支援。
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