《JACS》：新一代高黏合强度的可逆、快速、智能相变材料

可逆的相变材料在日常生活中具有非常广泛的应用。传统意义上，特定结构的偶氮苯衍生物具有紫外光诱导的可逆光异构化性质，其宏观表现为材料的固-液相转变，但是异构转换的自发恢复时间较长。这种耗时较长的异构化转换严重限制了快速固化型材料的实际应用。

近日，北京化工大学尹梅贞教授研究团队提出一种新的策略“光热触发相转变”，实现了偶氮苯衍生材料高度可逆以及快速的相转变，并进一步基于此材料进行了光敏型快速可逆响应胶粘剂的应用研究。该研究工作以标题为“Green-Light-Triggered Phase Transition ofAzobenzene Derivatives toward Reversible Adhesives”发表于国际著名期刊Journal of the American Chemical Society，论文的第一作者为Zhen Wu，通讯作者为尹梅贞教授。

该团队设计合成了一类偶氮苯衍生物P1和P2，它们是由偶氮苯单元、联萘酚单元和烷基链单元共价连接而成。其中，烷基链和联萘酚的组合结构提供了材料室温以上熔点的可调性，联萘酚也赋予了材料的黏合性，而偶氮苯单元在聚集状态下增强了材料在可见光范围内的吸收，为绿光致相转变行为提供了结构基础。实验证实，该材料P1展现了明显的绿光-热转换效果，在500 s的绿光照射下，温度可由室温25℃稳定升高至约48℃，高于材料44℃的熔点，成功实现了绿光诱导材料从固态到液相的快速转换，移除绿光后，液态材料能在短短2 min内恢复至固态，且多次可逆循环操作仍能维持着良好的光热稳定性。

图1. (a) 偶氮苯衍生物P1和P2的化学结构。(b) 不同绿光照射时间下的红外图像（左），P1在绿光照射下的相转变图像（右）。(c) P1和空白玻璃盘的温度-绿光照射时间曲线。(d) P1的温度随绿光照射循环次数的变化曲线。

为了更加深入的理解绿光诱导材料可逆的固-液相转变现象，该团队通过研究证实了材料的聚集状态增强了其在可见光范围的吸收；确定了绿光对于材料固液相转变过程的专一性，且该过程为单纯的物理变化，也发现了偶氮苯单元的聚集在增强材料的可见光范围吸收起到了关键的作用。

图2. (a) P1和P2在良溶剂二氯甲烷中的紫外-可见吸收光谱，(b) P1和P2在固态的紫外-可见吸收光谱。(c) 0.1 M 四丁基六氟磷酸胺的乙腈溶液中P1在铂电极上的循环伏安图，扫描速度为100 mV/s。(d) 对照偶氮苯衍生物P4，P5和P6在二氯甲烷 (-a) 和固态 (-b) 的紫外-可见吸收光谱。

图3. P1在不同处理后的核磁共振氢谱图，(a) 原样品，不做处理，(b) 绿光照射处理，(c) 紫外光照射处理。

图4. (a)示意图说明 P1粘接两块玻璃片以及绿光诱导解粘接的过程。(b) P1和商业化粘合剂APAO粘接两块铝合金时的应力-应变曲线。

本研究工作打破了传统的相变材料设计思想，为光辐射诱导可逆、快速相变材料的设计开辟了新道路，并且利用这种材料的特性开发了一种新型的可光敏、快速可逆响应的高粘合性胶粘剂，也在胶粘剂的开发和应用领域展现了巨大的前景。

全文链接：https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/abs/10.1021/jacs.9b01056