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2019-06-06
光聚合反应经过科学家上百年的钻研，其合成途径、反应效率以及应用等方面都有显著的发展与进步。过去，光聚合通常被用作热聚合的节能替代方式，然而近几十年来已被广泛用于构建智能高分子材料。与热处理相比，光化学处理通过简单地打开或关闭光源，对反应程度进行精确的控制，并进一步调整聚合物的性质。然而将光聚合方法应用于交联结构聚合物的合成时，科研工作遇到了很多挑战。
最近，澳大利亚蒙纳士大学的T. Hughes, George Simon 教授和Kei Saito 博士在国际权威学术期刊《材料 视野》上发表了《可光合成和光可逆交联聚合物网络的合成和应用》的综述论文。他们在论文中指出：光固化的主要难题在于其低温反应条件。低温在一定程度上限制了交联网络形成与增长，无溶剂的本体聚合反应在一定程度上也给光固化带来挑战。因此，以快速和高效的交联反应过程减轻扩散限制至关重要。除了所选的化学反应外，预聚物组分及其性质也可以有效地缓解上述问题。
文中指出，光固化通常以两种形式发生：一是以多官能团单体或单体及交联剂的混合物通过光聚合反应直接形成交联网络，二是对热塑性的线型聚合物进行修饰，通过聚合物链之间的光反应或聚合物链和交联剂反应进而转化为交联网络。
光合成交联网络多种途径示意图
文中还列出了用于合成交联光聚合物的几种成熟技术。近年来，随着光固化技术的发展，更多复杂但高效的光固化反应也得以拓展，可广泛地分为可逆和不可逆两类，并应用于不同的领域。通常，不可逆光固化主要关注使用的便捷性探究反应的程度，以及如何使用反应动力学和可调节的响应性来获得更有利的引发。而可逆光固化平衡了反应的简单设计和反应的速度，赋予材料更为复杂的功能性，用以设计智能材料。
该综述回顾了过去十年中用于形成交联聚合物的最常用或创新性的光化学品的性能，以及其进一步的应用前景，并描述了几种光修复系统，以举例说明光可逆交联聚合物的性能。
最后，笔者给出了相应的总结。
光化学被广泛应用于聚合物交联网络的构建之中，研究人员以不施加热量且快速可控的光反应调整交联聚合物的性质。因此，光固化被广泛认为是一种高效且环保的固化方法。
光固化研究的一个关键焦点是能够使用与反应体系相适应的特定波长的光，并将该光不断推向可见光的波长波长范围。光引发系统可以通过简单地改变引发剂来实现，但对于其他材料来说却是一项涉及大量实验和复杂合成的挑战。此外，对于光引发体系而言，还要特别关注体系的生物相容性。
由于许多独特的性能，光可逆材料在过去十几年中脱颖而出，并已被用于自修复材料、药物输送、可回收材料、液晶、光响应等方面，促进聚合物工业向绿色环保的方向发展。
论文链接：https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2019/MH/C9MH00217K#!divAbstract
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