材料科学与工程导论

《材料科学与工程导论》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、材料科学与工程导论一一变色材料摘要：传统纺织品的色泽是静态的，即纺织品经印花或染色后，织物便呈现一种不变的色泽或者花型。变色纤维材料借助于现代高新技术，使纺织品的颜色或者花型随着光照的变化、温度的变化、干湿的变化而呈现出由常规的“静态”变为若隐若现的“动态”效果。可广泛应用于T恤衫、裤子、游泳衣、休闲运动服、工作服、儿童服装、窗帘、墙布、玩具等行业。在军事上可作为军事伪装和某些功能性测试；在防伪领域可作为防伪材料广泛应用于票据、证件、商标等。关键词：变色材料、种类、机理、应用前景。变色材料按其受外界因素影响导

2、致材料变色分类，主要分为：光敏变色材料，热敏变色材料，电致变色材料，湿敏变色材料，以及一些特殊的变色材料，如压致变色材料、溶剂致变色材料等。目前在纺织品加工上应用最多、工艺最为成熟的是热敏变色，其次是光敏变色，湿敏变色用于纺织品加工的报道不多，至于压敏和导电变色材料则一般不用于纺织品加工。一、变色材料物质颜色随照射光而变化的性能称为“光敏变色性”或“光致变色性”，简称光变色性。1、光敏变色材料光敏变色材料是一种能在紫外线或者可见光的照射下发生变色、光线消失后又可以逆变到原来颜色的功能性染料。1876年，Mee

3、r首先报道二硝基甲烷的钾盐溶液经光照后会发生颜色变化;1899年，Marckwald又观察到1,4-二氢-2,3，4,4-四氯奈-1-酮具有类似现象，他把这种现象称之为光敏变色性。颜色的变化在很人程度上引起人们的重视，所以变色材料深受人们欢迎。光敏变色材料主要有氯化银、溴化银、二苯乙烯类、螺环类、降冰片二烯类、俘精酸酐类、三苯甲烷类衍生物、水杨酸苯胺类化合物等。目前光敏变色材料己发展到有叫个基本色:紫色、黄色、蓝色、红色，这四种光变材料其初始结构均为闭环型，即印在织物上没有色泽，当在紫外线照射下才变成紫色、黄

4、色、蓝色、红色。也可以和一般色染料拼混一起使用。例如用光敏染料红与涂料蓝拼混后印花，织物表而呈现蓝色，在紫外线照射下则变成蓝紫色。但这种与色涂料拼混印花的变色印花必须事先经打样试验，因力朽些极性较强的色涂料会把光变染料开环后的结构稳定住，不再可逆。机理：光敏变色材料，广义地说是这样的一种材料：当它被一种特定波长的激发光曝光以后，能发生颜色或光的吸收特性的动态变化，若取消激发光或改变观察条件，就自然地恢复到原始状态或者在适当时候恢复到“正常”颜色。对光敏变色材料来说，特别重要的是它的可逆性。因此，光敏变色材料能

5、够使除去激发光后的动态图象(在被适当的激发光照射之后形成的幻灯片或屏幕上的点或线)自动袞减。2、光致变色材料，是指受到光源激发后能够发生颜色变化的一类材料。简介：光致变色指的是某些化合物在一定的波长和强度的光作用下分子结构会发生变化，从而导致其对光的吸收峰值即颜色的相应改变，且这种改变一般是可逆的。人类发现光致变色现象己有一百多年的历史。第一个成功的商业应用始于20世纪60年代，美国的Corning工作室的两位材料学家Amistead和Stooky首先发现了含齒化银(AgX)玻璃的可逆光致变色性能[4],随后

6、人们对其机理和应用作了大量研宂并开发出变色眼镜。但由于其较高的成本及复杂的加工技术，不适于制作大面积光色玻璃，限制了其在建筑领域的商业应用。此后AgX光致变色的应用重心转向了价格便宜且质量较轻的聚合物基材料，而各种新型光致变色村料的性能及其应用也开始了系统研宄。机理：有机光致变色材料种类繁多，反应机理也不尽相同，主要包括：(1)键的断裂，如螺毗喃、螺嗪等；(2)键的均裂，如六苯基双咪唑等；(3)电子转移互变异构，如水杨醛缩苯胺类化合物等；(4)顺反异构，如偶氮化合物等；(5)氧化还原反应，如稠环芳香化合物、噻

7、嗪类等；(6)稠环化反应，如俘精酸酐类、芳基乙烯类等。典型无机体系的光致变色效应伴随着可逆的氧化-还原反应，如W03为半导体材料，其变色机理可用1975年rflFmighnan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HxW03,该蓝色是由于W(V)价带中电子向W(VI)导带跃迁的结果。另一种变色机理是Schio

8、ier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迂所产生，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)-0-WB(VI)->WA(VI)-0-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其有良好的可逆性和耐