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响应性光功能材料因其在信息存储等方面的应用前景而受到广泛的关注。本论文从有机光学信息存储材料的热稳定性与可逆性的基本问题出发,从材料设计的角度开展了以下工作:
1.针对有机光致变色材料的光学信息存储热稳定性差的问题,受2+2环加成反应光允许—热禁阻性质的启发,利用乙烯与环丁烷2+2环加成—环裂解体系的π电子通道开关,设计了具有荧光开关性质的四苯并嗯唑环丁烷(TBC)—二苯并嗯唑乙烯(DBE)分子体系。研究了TBC—DBE体系在PMMA固体薄膜中的光学双稳态,利用荧光共聚焦显微镜实现了其在光学信息存储中的应用。通过荧光热稳定性实验证明了该材料体系良好的光响应热稳定性。
2.从改善2+2环加成—环裂解材料体系光学信息存储的可擦写性出发,通过构建分子偶极,设计合成了对—N,N—二甲基苯胺—苯并嗯唑乙烯(NBE)与1,3—二(对—N,N—二甲基苯胺)—2,4—二苯并噁嚅唑环丁烷(DNBC)的材料体系。研究了NBE—DNBC的光学双稳态及其热稳定性,探讨了分子偶极的引入在改善2+2环加成—环裂解光反应可逆性中的作用,并利用双光子技术将其应用于三维光学信息存储。
3.针对螺嗯嗪、螺吡喃类光学信息存储材料开环体热稳定差的缺点,以聚偏氯乙烯(PVDC)作为螺噁嗪、螺吡喃的分散介质,利用PVDC在紫外光的照射下释放出的质子络合稳定螺噁嗪、螺吡喃的开环结构。同时发现PVDC的光致质子络合可以明显改善螺吡喃在固态薄膜中的光反应可逆性,提高其用于可擦写光学信息存储的耐疲劳性。
4.从发展相转变热致变色材料的应用出发,利用熔融同轴电纺技术,成功地将相转变热致变色材料结晶紫内酯、双酚A与十四醇混合体系(CBT)封装入微—纳米尺度的PMMA透明纤维,而其相转变热响应性质不受影响。该功能微/纳纤维具有良好的荧光热致变色性质和热储能保温性能。