??可逆的相變材料在日常生活中具有非常廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)意義上，特定結(jié)構(gòu)的偶氮苯衍生物具有紫外光誘導(dǎo)的可逆光異構(gòu)化性質(zhì)，其宏觀表現(xiàn)為材料的固-液相轉(zhuǎn)變，但是異構(gòu)轉(zhuǎn)換的自發(fā)恢復(fù)時間較長。這種耗時較長的異構(gòu)化轉(zhuǎn)換嚴(yán)重限制了快速固化型材料的實際應(yīng)用。

近日，北京化工大學(xué)尹梅貞教授研究團(tuán)隊提出一種新的策略“光熱觸發(fā)相轉(zhuǎn)變”，實現(xiàn)了偶氮苯衍生材料高度可逆以及快速的相轉(zhuǎn)變，并進(jìn)一步基于此材料進(jìn)行了光敏型快速可逆響應(yīng)膠粘劑的應(yīng)用研究。該研究工作以標(biāo)題為“Green-Light-Triggered Phase Transition ofAzobenzene Derivatives toward Reversible Adhesives”發(fā)表于國際著名期刊Journal of the American Chemical Society，論文的第一作者為Zhen Wu，通訊作者為尹梅貞教授。

該團(tuán)隊設(shè)計合成了一類偶氮苯衍生物P1和P2，它們是由偶氮苯單元、聯(lián)萘酚單元和烷基鏈單元共價連接而成。其中，烷基鏈和聯(lián)萘酚的組合結(jié)構(gòu)提供了材料室溫以上熔點的可調(diào)性，聯(lián)萘酚也賦予了材料的黏合性，而偶氮苯單元在聚集狀態(tài)下增強了材料在可見光范圍內(nèi)的吸收，為綠光致相轉(zhuǎn)變行為提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。實驗證實，該材料P1展現(xiàn)了明顯的綠光-熱轉(zhuǎn)換效果，在500 s的綠光照射下，溫度可由室溫25℃穩(wěn)定升高至約48℃，高于材料44℃的熔點，成功實現(xiàn)了綠光誘導(dǎo)材料從固態(tài)到液相的快速轉(zhuǎn)換，移除綠光后，液態(tài)材料能在短短2 min內(nèi)恢復(fù)至固態(tài)，且多次可逆循環(huán)操作仍能維持著良好的光熱穩(wěn)定性。

圖1. (a) 偶氮苯衍生物P1和P2的化學(xué)結(jié)構(gòu)。(b) 不同綠光照射時間下的紅外圖像（左），P1在綠光照射下的相轉(zhuǎn)變圖像（右）。(c) P1和空白玻璃盤的溫度-綠光照射時間曲線。(d) P1的溫度隨綠光照射循環(huán)次數(shù)的變化曲線。

為了更加深入的理解綠光誘導(dǎo)材料可逆的固-液相轉(zhuǎn)變現(xiàn)象，該團(tuán)隊通過研究證實了材料的聚集狀態(tài)增強了其在可見光范圍的吸收；確定了綠光對于材料固液相轉(zhuǎn)變過程的專一性，且該過程為單純的物理變化，也發(fā)現(xiàn)了偶氮苯單元的聚集在增強材料的可見光范圍吸收起到了關(guān)鍵的作用。

圖2. (a) P1和P2在良溶劑二氯甲烷中的紫外-可見吸收光譜，(b) P1和P2在固態(tài)的紫外-可見吸收光譜。(c) 0.1 M 四丁基六氟磷酸胺的乙腈溶液中P1在鉑電極上的循環(huán)伏安圖，掃描速度為100 mV/s。(d) 對照偶氮苯衍生物P4，P5和P6在二氯甲烷 (-a) 和固態(tài) (-b) 的紫外-可見吸收光譜。

圖3. P1在不同處理后的核磁共振氫譜圖，(a) 原樣品，不做處理，(b) 綠光照射處理，(c) 紫外光照射處理。

圖4. (a)示意圖說明 P1粘接兩塊玻璃片以及綠光誘導(dǎo)解粘接的過程。(b) P1和商業(yè)化粘合劑APAO粘接兩塊鋁合金時的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

本研究工作打破了傳統(tǒng)的相變材料設(shè)計思想，為光輻射誘導(dǎo)可逆、快速相變材料的設(shè)計開辟了新道路，并且利用這種材料的特性開發(fā)了一種新型的可光敏、快速可逆響應(yīng)的高粘合性膠粘劑，也在膠粘劑的開發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的前景。

全文鏈接：https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/abs/10.1021/jacs.9b01056