含稀土配合物偶氮聚芳醚材料的合成及光响应性能研究

偶氮聚合物特殊的光响应性能使其在光信息存储、光电通讯等方面具有巨大的应用潜力。将稀土金属配合物的发光性质与偶氮聚合物的光响应性质相结合是该领域一个新的研究方向，不仅可以通过荧光检测技术来描述偶氮材料所制备的光栅形貌及光致诱导双折射现象，简化荧光微纳米图案的制备过程，还可以利用偶氮基团的光致取向来调制稀土配合物的发光性能。本项目主要从提高稀土配合物及偶氮基团在聚合物中的分散性及材料综合性能出发，通过化学键合的方式将这两类基团引入到高性能聚合物聚芳醚基体中，制备出新型含稀土、偶氮双功能基团聚芳醚材料。通过研究聚合物材料中偶氮基团及稀土配合物的结构、组成及引入方式等对材料光诱导表面起伏光栅、光诱导双折射及发光性能的影响规律，为偶氮光响应性能与稀土发光性能的有效结合提供理论依据。期待本工作能够为聚合物光响应材料的研究与应用提供帮助。

偶氮聚合物具有独特光响应性质，在光存储、光开关等领域有重要应用价值。将偶氮基团引入到高性能聚合物中是提高光存储稳定性的一个有效策略。本项目从分子设计出发，制备了几种新型偶氮聚芳醚，并将稀土配合物以共价键方式成功引入其中，研究了这一体系中稀土发光性能、偶氮生色团光响应行为以及稀土-偶氮两种功能基团的相互作用，按计划书要求完成了全部研究工作，具体如下：.（1）设计合成了含有单、双偶氮基团两个系列的侧链型偶氮聚芳醚，这些材料具有良好的热稳定性。由于双偶氮基团更高的共轭程度和空间位阻效应，双偶氮聚芳醚较单偶氮型具有更高的光稳态双折射值和保留值，说明共轭双偶氮基团在光响应效率上具有优势。.（2）设计合成了在聚合物与偶氮生色团之间连有不同长度脂肪链的侧链型偶氮聚芳醚材料。随着侧链烷基长度的增加，聚合物链柔性上升，偶氮基团光致异构化速率和光取向速率大幅增加。得益于聚芳醚主链的刚性结构，材料的光致取向稳定性只是稍有下降，光稳态保留值均在80%以上。利用刚性芳香主链与柔性偶氮侧链相结合,实现了材料光响应速率和取向稳定性的平衡，经过双折射信号多次写入和擦除后，仍具有良好的光诱导双折射响应，显示其优异的抗疲劳性。.（3）设计合成了侧链含偶氮、稀土配合物的聚芳醚材料。稀土的引入降低了偶氮聚芳醚材料光致异构化速率，进而降低了偶氮聚芳醚材料光致取向速率和程度，而稀土配合物较大的空间位阻和分子间强相互作用提高了偶氮聚芳醚材料的光致取向稳定性。但偶氮吸收与稀土离子的激发谱带存在重叠，这种能量竞争关系严重影响了稀土的发光性能。 .（4）从增加偶氮苯基团推拉电子效应和共轭长度两个角度出发，设计合成了新型偶氮双酚单体，成功制备了一系列主链含偶氮、侧链为稀土配合物的新型聚芳醚材料，实现了聚合物中偶氮基团的吸收与稀土配合物激发谱带分离。稳态荧光测试表明，新型萘基偶氮聚芳醚稀土配合物具有很高的荧光强度，并可在干涉激光照射下形成彩色荧光表面起伏光栅，实现材料光响应性能和发光性能的良好结合。.（5）针对偶氮聚合物热稳定性不足问题，开展了将蒽醌生色团以共价键方式引入到聚芳醚体系中的研究工作，制备出了热分解温度在500℃以上，具有红、黄、蓝等本征颜色的新型耐高温高分子染料。.在本项目资助下，发表SCI论文7篇，申请国家发明专利3项，获授权1项，培养博士研究生1名，硕士研究生2名。