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有机光致变色新材料在印染服装等行业上的应用研究
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2020/12/1
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有机光致变色新材料在印染服装等行业上的应用研究

          

有机光致变色材料是近年来国际上刚出现的一类新型功能材料,它不仅已在高科技领域得到应用,而且在民用行业也崭露头角。国外已有少量用于服装、塑料等民用产品,引起各国企业家的关注和重视。随着有机光致变色材料应用范围的逐步扩大,将形成一个新的产业群,如信息产业、服装业、塑料制品业、装饰材料业,旅游用品、油漆、油墨、印染业、军事隐蔽材料业等等,将会带来极大经济和社会效益。

  有机光致变色材料被人们看作是光信息存储、光学器件等非常有用的材料,大部分科学家的兴趣都集中在它的光学性质上,国内外学者主要研究的目标是光信息存储,光学性能等方面的工作,只有我们从事防伪识别技术研究。

  我校光致变色材料的研究工作始于90年代,主要利用光致变色的性质进行防伪识别技术研究,已在南开戈德集团公司转化成功,用于商品的防伪识别技术。先后已申请授权5项与光致变色有关的专利,发表90多篇有关论文,获得天津市科技成果二等奖和教育部科技成果奖。已先后完成科技部九五攻关项目"光化学基因识别材料的应用研究"(把光致变色材料嵌入基因中)、并通过科技部验收和鉴定,国家自然科学基金重点项目"有机光功能分子的设计、合成与功能"(合成光致变色磁性材料),国家自然科学基金"光信息基因化合物的合成、性能及应用研究"(把光致变色材料直接连到基因上)和"用修饰的核苷酸合成基因性能及应用研究"(用光致变色材料修饰核苷酸),天津市重点项目"光致变色防伪识别材料研制"(已通过鉴定,获得天津市科技成果奖),天津市自然科学基金项目"汽车玻璃、门窗玻璃用变色薄膜新材料研究"(已通过验收)。授权的两项专利是"光化学基因识别材料及其制备方法"(专利号:EL 97120275.3 光致变色材料嵌入基因中)和"螺环类光致变色化合物及其制备方法"(专利号:EL 97120274.5);申请中的三项专利是"含脱氧核糖核酸类物质防伪识别材料的制作方法"(光致变色材料络合金属)、"新型光信息基因材料及其在基因芯片技术上的应用"

  作者简介:孟继本,男,1938年出生,南开大学化学系教授,博士生导师,从事有机光化学的研究开发.e-mail:mengjiben@eyou.com

  (光致变色材料连到基因5'位)和"新型光致变色磁性材料合成及其在防伪识别技术上的应用"。

  在研究光致变色材料的过程中,我们已合成多种类型新的光致变色材料100多个品种,已把它们成功地转化应用于防伪识别技术,为光致变色材料在民用行业的应用和新品种光致变色材料的合成与开发打下了雄厚的基础,积累了丰富的经验。我们已有把光致变色材料用于各种油墨、塑料,印刷成各种防伪识别标示的经验,最近又成功开发在印染服装行业上的应用,已有批量产品销售。

  光致变色材料在塑料、涂料、服装上的变色是这样实现的:首先把光致变色材料进行处理,溶于塑料、涂料中,或染到纤维上或印到布上,用这种塑料或布制成的各种日用品、服装或装饰物,在室内或无阳光情况下,它们是本色,当它们处在阳光下,就会变化成各种颜色;塑料制品会呈现出彩色图案,服装或装饰物则呈现出漂亮的彩色画面。涂成各种图案的涂料在日光下也变得艳丽多彩,给人们一个丰富多彩的生活空间;没有阳光时,它们又会恢复到原来宁静的本色状态。

  把光致变色材料溶入或混入塑料、纤维、布、纸、涂料、油漆等各种材料中,用这类材料制成各种制品有诸多的用途,可以制作成各种日用品、服装、玩具、装饰品、童车或涂布到内外墙上、公路标牌和建筑物等的各种标示、图案,在光照下会呈现出色彩丰富、艳丽的图案或花纹,美化人们的生活及环境。可以做成透明塑料薄膜,贴到或嵌入汽车玻璃或窗玻璃上,日光照射马上变色,使日光不刺眼,保护视力,保证安全,并可起到调节室内和汽车内温度的作用。还可以溶入或混入塑料薄膜中,用作农业大棚农膜,增加农产品、蔬菜、水果等的产量。另一个重要的应用是用作军事上的隐蔽材料,例如军事人员的服装和战斗武器的外罩等等。

  有机光致变色材料在日光或其他光源照射下,会很快由无色或浅色变成红色、绿色、兰色、紫色等各种颜色,停止光照或加热又恢复到原来的无色状态,是可逆的变色过程。我们开始研究的目的是用于光信息存储、光调控、光开关、光学器件材料、光信息基因材料、修饰基因芯片材料等。我们在国内外最先把它成功用于防伪识别材料。在其他高科技领域也有广阔应用前景,用于生物分子活性的光调控,如把光致变色材料接到多肽上,利用光致变色发生开环和闭环的结构变化,从而引起多肽链的空间结构的改变,实现结构的光调控;把光致变色材料连接到基因上,利用它的开环和闭环的结构变化,启动基因信息的存储功能,形成光信息基因材料;把光致变色材料连接到冠醚、环糊精等配位基团上,利用光致变色过程中的结构变化,实现分子识别过程的光调控;还可利用光致变色的特性,制备自显影感光胶片和全息摄影材料;利用光致变色反应可实现光化学双稳态,可用于纳米量级记录元件的高性能计算机等。

  印染业、 纺织业、服装行业、塑料制品、油漆油墨等行业都是我国传统的老行业。 首先面对入世后国际市场的直接冲击,如果我们利用光致变色使这些传统行业更新换代,在世界上能站住脚跟,将会创造更多就业机会,更有利于中国经济发展。

  光致变色材料的生产应用,不仅仅是一个化工产品的生产问题,它可以推动一批传统产业产品的推新换代,提升传统产业的技术水平,形成一个新的产业群。鉴于光致变色材料的特殊性能,它在高科技领域特别是在信息产业领域有更实际、更广阔的应用前景。

  研究光致变色材料最多的国家是美国、日本、法国等,日本在民用行业上开发比较早,目前,世界上只有日本和美国有少量光致变色材料民用品出售,已经见到T恤上印有光致变色材料的图案,有机光致变色材料制成的变色眼镜也有卖的。但美、日等发达国家把光致变色材料用于民用行业也还处于起步阶段,并没有大规模生产上市,国内还没有看到光致变色材料生产的产品,只有我们用于防伪识别材料的防伪识别商标在某些烟酒产品上出现,给我们开发光致变色材料在民用品应用上留下很大的发展空间和广阔的市场。

  光致变色材料所能用到的行业都是市场特别大,例如有百分之一的服装印染用上光致变色材料,那么全国就有几千万套服装销售额,最低也达到1亿元左右;有百分之一的塑料制品用上光致变色材料,那么全国也有几千万件用品,销售额起码也在1亿以上;再加上油漆、油墨、安全玻璃薄膜、军事隐蔽材料等等行业都用上有机光致变色材料,形成一个庞大的新产业群,每年销售额最起码也达到一百亿元以上。

  光致变色材料的原料成本便宜,不会增加光致变色服装、布料、纤维、塑料制品、涂料、油漆、油墨等产品太多的原料成本;这种材料无味、无毒,不会对人体造成危害,不会造成对环境的污染;它带给人们丰富多彩的颜色变化,调节人们的生活环境和生活情趣,有益于人们的身体健康,人们会欣然接受的。

              

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