[发明专利]光致变色采水平台

说明书

本申请公开化合物、组合物、包含化合物和组合物的膜和设备，以及它们用于采水的方法。

背景

通过利用各种采水机制，植物和动物在沙漠气候中生存。自行灌溉植物，例如沙漠大黄(Rheum palaestinum，原产于内盖夫沙漠)，使用它们的叶子来大面积收集雨水，且在叶子中的凹槽将收集的水引导到植物的根部。采雾草(Stipagrostis sabulicola)和纳米布沙漠甲虫(Stenocara gracilipes)都在纳米布沙漠中居住。在S. sabulicola和S. gracilipes二者中，收集表面(叶子或翅盖)上的表面润湿性质和带凹槽形态学的独特组合允许从雾滴有效地收集水并将水输送到根部或嘴部。

在人工系统中利用表面润湿性和形态学的原理将避免将水运输到干旱地区的需要，降低管理干旱的成本，且通常改善生活质量。由S. sabulicola和S. gracilipes使用的系统本质上是低效的，因为亲水区域用于水捕获，而疏水区域用于水运输。为了解决这种低效率，本文公开一种用于水收集和递送的利用光可转换光致变色表面的新途径。

概述

需要解决这些技术挑战的系统和组合物。

在一个实施方案中，提供光活性膜、热活性膜或电活性膜，或其组合，其中所述膜沉积在表面上，其中所述膜(一个或多个)包含具有基态的化合物，所述基态在暴露到光或热或电场，或光、热和/或电场的组合时可逆地转化为其激活或两性离子形式，其中所述化合物的两性离子形式或激活态比所述化合物的基态极性更大。

在一个实施方案中，提供光活性、热活性或电活性膜，其中所述化合物是式I的化合物：

其中：

m是0、1、2、3或4；

n是0、1、2、3或4；

R是H或选自被取代或未被取代的C_1-22烷基、被取代或未被取代的C_6-10芳基、被取代或未被取代的-C_1-6烷基-C_6-10芳基、被取代或未被取代的C_1-22烷基C(O)-、被取代或未被取代的C_1-22烷基S(O)_1-2-、被取代或未被取代的C_1-22烷基NR'C(O)-和被取代或未被取代的C_1-22烷氧基C(NR'')-，或聚合物；

各X独立地是H或选自卤代、-CN、-NO₂、-COOH、-SH、-OH、被取代或未被取代的C_1-6烷基、被取代或未被取代的C_6-10芳基、被取代或未被取代的-C_1-6烷基-C_6-10芳基、被取代或未被取代的-C_1-6烷基C(O)-、被取代或未被取代的-C_1-6烷基S(O)_1-2-、被取代或未被取代的-C_1-6烷基NR'C(O)-和被取代或未被取代的C_1-6烷氧基C(NR'')-；