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4月30日，記者了解到，北京化工大學(xué)尹梅貞課題組報道了一種綠光誘導(dǎo)偶氮苯衍生物固液態(tài)轉(zhuǎn)變的新型材料，開發(fā)出一種高度可逆的光控粘合劑。該粘合劑極易溶于二氯甲烷等常見有機溶劑，容易清洗回收，可重復(fù)使用，為制備綠色環(huán)保型粘合劑提供一種新方法。相關(guān)成果以“Green-Light-Triggered Phase Transition of Azobenzene Derivatives toward Reversible Adhesives”為題發(fā)表在Journal of the American Chemical Society上，DOI: 10.1021/jacs.9b01056。北京化工大學(xué)博士生吳振為論文的第一作者，尹梅貞教授為通訊作者。
粘合劑作為連接兩種材料的橋梁，在生產(chǎn)生活中都扮演著非常重要的角色。粘合劑材料用途廣，品種多，因此也稱為工業(yè)味素，在許多現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)中成為不可或缺的材料。在生活中，粘合劑更是無處不在。例如常見的膠水使用起來十分方便、簡單，可是如果滴到手上卻很難洗掉，并且不能重復(fù)利用。粘合劑材料面臨著清洗困難、不可重復(fù)使用的難題，這也給環(huán)境和資源帶來巨大的挑戰(zhàn)。因此，發(fā)展綠色可循環(huán)使用的粘合劑對于化學(xué)科學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境保護和資源節(jié)約的發(fā)展都具有重要的學(xué)術(shù)價值和實際應(yīng)用意義。
圖1 P1在綠光作用下的固液態(tài)轉(zhuǎn)變。
圖2 紫外光、綠光作用前后核磁表征。
圖3 激發(fā)態(tài)和基態(tài)能量差與綠光波長匹配。
圖4 P1粘合劑性能表征。
圖5 可逆的光控粘合劑。
綜上作者通過設(shè)計一定長度的烷基鏈和雙萘酚，使之協(xié)同調(diào)節(jié)P1到一個稍高于室溫的熔點。綠光照射下，P1的光熱效應(yīng)導(dǎo)致了固體到液體的轉(zhuǎn)變。停止光照，隨著熱量的釋放，溫度降到熔點之下，液態(tài)P1重新變成固態(tài)。液態(tài)P1自發(fā)且快速的固化過程不是基于cis到trans的化學(xué)轉(zhuǎn)變，而是一個放熱的物理變化。相同功率和光照時間的條件下，只有綠光能夠?qū)崿F(xiàn)P1從固態(tài)到液態(tài)的轉(zhuǎn)變，紫外光、藍(lán)光、紅光則不能實現(xiàn)。通過循環(huán)伏安循環(huán)曲線法，測得P1的基態(tài)和激發(fā)態(tài)之間的能量差剛好匹配綠光的能量范圍，因此P1更容易吸收綠光的能量。液態(tài)P1固化后展現(xiàn)出非常好的粘合性能，綠光輻射后，P1升溫熔化，失去粘合性能；冷卻到室溫后重新變成固態(tài)，又展現(xiàn)出很強的粘合力，此過程高度可逆。這種光控粘合劑易溶于常見有機溶劑，容易清洗回收，可多次循環(huán)使用，在綠色環(huán)保、資源節(jié)約的粘合劑領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。
該研究的意義：通過綠光光熱效應(yīng)誘導(dǎo)材料實現(xiàn)快速的固液態(tài)轉(zhuǎn)變，并應(yīng)用于高度可逆的光控粘合劑，為制備綠色環(huán)保型粘合劑提供了一種新方法。
尹梅貞教授簡介：
尹梅貞，教授，博士生導(dǎo)師。德國德累斯頓理工大學(xué)博士（2001-2004），德國高分子馬普所博士后（2005-2008），現(xiàn)為北京化工大學(xué)教授。主要從事熒光納米材料的精準(zhǔn)構(gòu)建與應(yīng)用研究，包括特異性熒光分子標(biāo)記、生物分子高效運載、有害氣體以及金屬的特異性檢測、超敏感刺激響應(yīng)性等應(yīng)用研究。在Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Chem. Soc. Rev, Prog. Polym. Sci., ACS Nano, Small, Chem. Commun. 等國際雜志上發(fā)表論文90 余篇，授權(quán)專利21項。榮獲第十三屆“中國青年女科學(xué)家獎”、入選第三批國家萬人計劃（領(lǐng)軍人才）、教育部新世紀(jì)人才支持計劃、科技部中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、第九屆侯德榜化工科技創(chuàng)新獎、北京市三八紅旗獎?wù)隆?/p>