[发明专利]无接触式诱导快速响应的固体粉末变色材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种无接触式诱导快速响应的固体粉末变色材料及其制备方法，制备方法包括以下步骤：S1.制备DASAs分子中间体；S2.制备DASA‑1分子；S3.制备DASA‑2分子；S4.制备多孔材料A；S5.制备多孔材料B；S6.整合。本发明以多孔材料为载体，模仿分子在溶液中的状态，将给体‑受体斯坦豪斯加合物均匀分分布在多孔材料的孔道当中，将原本堆叠的分子单独分隔开，从根本上克服了有分子堆叠效应而带来的固态情况下不变色问题。

技术领域

本发明属于变色固体材料技术领域，尤其涉及一种无接触式诱导快速响应的固体粉末变色材料及其制备方法。

背景技术

如今，随着科技的发展和学界的不断努力，变色固体材料已经被广泛的应用在信息处理、汽车、建筑、电子、纺织印染等行业。按照所受诱导条件的不同，变色材料主要被分为光、热、电、气体和液体刺激等五类。其中，光致变色材料由于其同时具备远程和精准控制的特性，能够高效清洁的对材料物理化学性能进行调控。

光致变色固体的主要又分为有机光致变色和无机光致变色两大类，其原理都是当材料受到一定强度和波长的光线照射时，材料发生了特殊的物理化学过程，从而改变其的对光的吸收峰值。关于无机变色材料的研究已经持续了近100年，发展出一系列以变色墨镜为代表的便民应用。但由于其的核心添加剂主要限于稀土元素、过渡金属的氧化物、卤化物、含氧酸盐等。不可避免的导致了其使用成本高、工业化难度大、原材料不易降解和环境不友好等固有问题。与有机变色材料相比，无机变色材料由于在两个状态切换时通常涉及到物质电子状态的改变，该过程通常需要引入较高的激发能量和较长时间的辐射，在浪费大量能源的同时还不能做到高效快速的状态切换。

以有机变色分子为核心的固体变色材料能够很好的解决上述问题，做到快速、低能量诱发、精准调控等性能。目前关于有机变色固体材料应用的核心主要是基于螺吡喃类化合物，在紫外光的照射下，分子会从闭环的螺吡喃状态转化到开环的部花青状态，由于该过程通常需要引入紫外光和强热，导致了基于该分子设计的固体变色材料通常伴随着抗疲劳性能差，易被氧化，或在强光或者高热的情况下失去变色性能等缺点。具体主要面临的问题有：(1)紫外光触发。紫外光的引入不可避免地会带来不可逆的分子结构破坏，并且紫外光在民用范围内不易获得，并且人造紫外光的产生会引入大量的能量消耗，大大的限制了其应用范围。(2)光致褪色过程。传统的变色固体粉末的变色过程，通常是一个正向显色的过程，当其作为高浓度添加剂制备成有厚度的固体材料时，由于外层或外表面的分子先完成变色过程，外层的分子会对光线外部光线产生阻挡作用，并且紫外光不具备较强的穿透能力，分布于内层的分子难以发生变色反应。(3)合成复杂，成本高。因此传统有机变色分子在制备时都要面临原材料昂贵、难提纯、合成复杂等问题。这些痛点都大大限制了其应用场景。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术中的有机变色固体材料存在的不足，提供一种无接触式诱导快速响应的固体粉末变色材料及其制备方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种无接触式诱导快速响应的固体粉末变色材料的制备方法，包括以下步骤：

S1.DASAs分子中间体的制备：将丙二酸环(亚)异丙酯和糠醛在30-40℃温度下搅拌4-5h，然后依次经水洗、抽滤、萃取、干燥、二次抽滤、柱色谱提纯和旋蒸，得中间体；

S2.DASA-1分子的制备：将S1所得中间体与二丙胺反应，然后经柱色谱提纯和旋蒸，得DASA-1分子；

S3.DASA-2分子的制备：将S1所得中间体与N-丙基苯胺在30-35℃下搅拌反应2-3h，然后避光条件下经柱色谱提纯和旋蒸，得DASA-2分子；

S4.多孔材料A的制备：将六水合氯化铝和对苯二甲酸混合，加热至120-145℃搅拌反应15-20h，冷却后抽滤，得多孔材料A；