2017 变色材料 515111910060 傅璟
2017 515111910060 傅璟
CONTENTS 光致变色材料 简介+应用实例 热致变色材料 02 简介+应用实例 电致变色材料 03 简介+应用实例
CONTENTS 01 电致变色材料 简介+应用实例 02 03 热致变色材料 简介+应用实例 光致变色材料 简介+应用实例
显色原理 物质颜色 吸收光 颜 波长范围nm 从微观分子结构的观点来看，分子的颜色 紫 400-450 变化和分子吸收光子而发生由低能级向高 蓝 450-480 480-490 能级跃迁所对应的吸收光谱的位置密切相 橙红 绿蓝 蓝绿 490-500 关。 紫红 绿 500-560 当吸收光谱处在可见光区就显示颜色，其 鉴 黄 560-580 黄 580-600 颜色为被吸收波长光线颜色的补色。 绿蓝 600-650 蓝绿 红 650-700
显色原理 从微观分子结构的观点来看，分子的颜色 变化和分子吸收光子而发生由低能级向高 能级跃迁所对应的吸收光谱的位置密切相 关。 当吸收光谱处在可见光区就显示颜色，其 颜色为被吸收波长光线颜色的补色。 物质颜色
原理-无机体系 01 另一种变色机理是Schirmer等在1980年 典型无机体系的变色是由于可逆的 费养静 氧化还原反应，如WO3为半导体材 料，其变色机理可用1975年由 中离子 晶 Faughnan提出的双电荷注入/抽出模 32g4相 型解释，即在紫外光照射下，价带 C2集g4翼 注低温 中电子被激发到导带中，产生电子 务不病型，熟时它转 空穴对，随后光生电子被WV)捕 获，生成WV,同时光生空穴氧 依构程乱：B层月素是这 B -O-WWE 因 化薄膜内部或表面的还原物种，生 成质子H+,注入薄膜内部，与被还 朱变此典型无机材料的光致变色效 原的氧化物结合生成蓝色的钨青铜 应具有良好的可逆性和耐疲劳性能。 HxWO,该蓝色是由于W(V)价带 中电子向WVW导带跃迁的结果。 02
原理-无机体系 01 02 另一种变色机理是Schirmer等在1980年 所提出的小极化子模型，他们认为， 光谱吸收是由于不等价的2个钨原子之 间的极化子跃迁所产生，即注入电子 被局域在W(V）位置上，并对周围的晶 格产生极化作用，形成小极化子。入 射光子被这些极化子吸收，从一种状 态变到另一种状态，可简略表示如下： WA (V)-O-WB (VI）→WA (VI)-O-WB (V) 由于 上述变化不会引起材料晶体结构的破 坏，因此典型无机材料的光致变色效 应具有良好的可逆性和耐疲劳性能。 典型无机体系的变色是由于可逆的 氧化-还原反应，如WO3为半导体材 料，其变色机理可用1975年由 Faughnan提出的双电荷注入/抽出模 型解释，即在紫外光照射下，价带 中电子被激发到导带中，产生电子 空穴对，随后光生电子被W(VI）捕 获，生成W(V），同时光生空穴氧 化薄膜内部或表面的还原物种，生 成质子H+，注入薄膜内部，与被还 原的氧化物结合生成蓝色的钨青铜 HxWO3，该蓝色是由于W(V）价带 中电子向W(VI）导带跃迁的结果。 晶格点阵扩张, 原子间距离改变, 晶体 结构的变化： 铬原子占据八面体或似八面体格点阵, 温度变化时, 它与中心离子的距离发生 变化而导致颜色变化。Ag2HgI4 和 Cu2HgI4 的晶型在低温下是β型式的正 四方体构型, 当加热时它们转变成立方 体构型(即 α型) , β—α是同素异型体, 这 种同素异型晶格的相互转变使颜色发 生变化
原理-有机体系 hv N=N 03 hy'or heat trans-azobenzene cis-azobenzene 有机体系的光致热致变色主要来源于分子结 构的某种改变，其反应方式主要包括：价键异构 UV light 顺反异构、键断裂、聚合作用、氧化-还原、周 环反应等。这些有机变色分子以某种速度反向异 visible light 构化为更稳定的形式，并且这种反异构化通过加 R 热而加速。因此，光致变色和热致变色化合物之 open form closed form 间有着密切的关系。 (generally colorless) (generally colored) 而电致有机分子在氧化还原过程中会出现颜 色变换。一开始分子内部电子迁移受到禁阻，因 此颜色较浅。随着施加电位的提高，中性态结构 逐渐向部分氧化态转变，最终生成稳定的离子形 UV 式。 heat leuco form colored form
原理-有机体系 03 有机 体 系的光 致 热 致 变色 主 要来 源于 分 子结 构的某种改 变，其 反 应 方 式 主要 包 括 ： 价键 异 构、 顺反异构、 键断裂 、 聚 合 作 用、 氧 化 - 还原 、周 环反应等。 这些有 机 变 色 分 子以 某 种 速 度反 向 异 构化为更稳 定的形 式 ， 并 且 这种 反 异 构 化通 过 加 热而加速。 因此， 光 致 变 色 和热 致 变 色 化合 物 之 间有着密切 的关系 。 而电 致 有机分 子 在 氧 化还 原 过程 中会 出 现颜 色变换。一 开始分 子 内 部 电 子迁 移 受 到 禁阻 ， 因 此颜色较浅 。随着 施 加 电 位 的提 高 ， 中 性态 结 构 逐渐向部分 氧化态 转 变 ， 最 终生 成 稳 定 的离 子 形 式