任 凱,關(guān) 鑫,林金國(guó)，齊文玉

(福建農(nóng)林大學(xué)材料工程學(xué)院，福建 福州 350002)

20世紀(jì)50年代，在Hirsheberg等人的努力下光致變色材料的研究發(fā)展逐步趨于系統(tǒng)化和科學(xué)化[1-3]。如式(1)所示，具有光致變色效應(yīng)的物質(zhì)A在受到某種波長(zhǎng)光的照射激發(fā)后，物質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)會(huì)因?yàn)楣獾恼T導(dǎo)作用而產(chǎn)生特定變化，可逆的轉(zhuǎn)變成另外一種物質(zhì)B，其光譜吸收性質(zhì)也會(huì)發(fā)生變化，宏觀現(xiàn)象上呈現(xiàn)明顯的顏色變化。如果物質(zhì)B此時(shí)又在另外一種波長(zhǎng)光的照射或者熱作用下，其結(jié)構(gòu)又會(huì)恢復(fù)到原狀，以物質(zhì)A的形式存在，光譜吸收性質(zhì)也隨之復(fù)原[4-6]。光致變色涉及多領(lǐng)域、多學(xué)科的交叉，具有較強(qiáng)的綜合性，當(dāng)前研究的四類(lèi)典型有機(jī)光致變色化合物體系為：螺吡喃類(lèi)、偶氮苯類(lèi)、二芳基乙烯類(lèi)和水楊醛席夫堿類(lèi)。不同的有機(jī)光致變色化合物又會(huì)因自身的變色機(jī)理、取代基、空間結(jié)構(gòu)、外部環(huán)境(包括溶劑極性、溫度等)等作用的不同而表達(dá)出一定的差異性。

光致變色效應(yīng)

The photochromic effect

生物質(zhì)資源具有種類(lèi)繁多、儲(chǔ)量豐富，在動(dòng)植物中均含有。綠色植物通過(guò)光合作用，將碳、氫、氧三種元素轉(zhuǎn)化成有機(jī)物儲(chǔ)存于植物體中，通過(guò)一系列的生物化學(xué)作用，最終在植物體內(nèi)形成纖維素、木質(zhì)素和半纖維素等化學(xué)成分，成為生物質(zhì)資源。木材、竹材、棉麻、稻草等我國(guó)較為常見(jiàn)的農(nóng)林類(lèi)作物能夠作為生物質(zhì)原料的主要來(lái)源，為科研活動(dòng)和生產(chǎn)實(shí)踐提供大量的原材料[7-9]。除此之外，動(dòng)物也能通過(guò)自身的生化作用和同外界的物質(zhì)交換產(chǎn)生生物質(zhì)原料。節(jié)肢動(dòng)物、蝦、蟹、昆蟲(chóng)的外殼、貝類(lèi)外殼和軟體動(dòng)物的軟骨中都含有幾丁質(zhì)，該物質(zhì)經(jīng)過(guò)脫除乙酰基作用后形成一種常見(jiàn)的生物質(zhì)材料-殼聚糖。生物質(zhì)資源不僅儲(chǔ)量大、來(lái)源廣，而且還綠色易降解，其本身不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。目前，對(duì)生物質(zhì)資源的利用率還比較低，秸稈、花生殼、木材邊角料等農(nóng)林資源的廢棄物大都以燃料的形式被焚燒掉。將生物質(zhì)資源的利用和光致變色結(jié)合起來(lái)，利用生物質(zhì)材料富含大量化學(xué)活性較高的基團(tuán)，可通過(guò)接枝、酯化、羥甲基化、氧化等一系列手段方法對(duì)生物質(zhì)材料進(jìn)行改性，獲得各種各樣的具有光響應(yīng)功能的材料[10-11]。

目前，已經(jīng)有研究人員開(kāi)始著手相關(guān)工作，開(kāi)發(fā)了諸如具有光致變色功能的新紙張、纖維素薄膜等新型功能材料。

1 有機(jī)光致變色材料的光致變色機(jī)制

1.1 螺吡喃類(lèi)

螺吡喃類(lèi)化合物是研究較多的一類(lèi)有機(jī)光致變色體系，其構(gòu)型上的兩個(gè)不共平面的芳雜環(huán)通過(guò)吡喃環(huán)連接在一起。如圖1所示，當(dāng)分子在紫外光的照射下產(chǎn)生激發(fā)后，吡喃環(huán)上的碳氧單鍵發(fā)生異裂，分子的結(jié)構(gòu)和電子排列明顯改變。吡喃環(huán)斷開(kāi)促使兩個(gè)環(huán)轉(zhuǎn)變成同平面構(gòu)造，共軛體系增大，分子結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，光譜放熱吸收特性也隨之發(fā)生變化。在可見(jiàn)光照射或者加熱條件下，結(jié)構(gòu)和光譜吸收特性重新恢復(fù)原狀[12]。

圖1 螺吡喃類(lèi)光致變色機(jī)制

Fig.1 the photochromic mechanism of spiropyrane

1.2 偶氮苯類(lèi)

如圖2所示，偶氮苯類(lèi)有機(jī)化合物在結(jié)構(gòu)上通過(guò)偶氮雙鍵將兩個(gè)芳環(huán)連接起來(lái)，從而形成穩(wěn)定的共軛體系。反式構(gòu)型的偶氮苯分子在紫外光的照射激發(fā)下，導(dǎo)致一個(gè)光子被吸收，使得結(jié)構(gòu)由反式構(gòu)型轉(zhuǎn)變成順式構(gòu)型，光譜吸收特性也隨之發(fā)生變化。在可見(jiàn)光或熱的刺激下，結(jié)構(gòu)又可由順式構(gòu)型恢復(fù)為反式構(gòu)型，光譜吸收特性復(fù)原[13]。

圖2 偶氮苯類(lèi)光致變色機(jī)制

Fig.2 the photochromic mechanism of azobenzene

1.3 二芳基乙烯類(lèi)

如圖3所示，在一定波長(zhǎng)的光照刺激下，反平行構(gòu)型的二芳基乙烯類(lèi)光致變色化合物存在閉環(huán)和開(kāi)環(huán)兩種截然不同的構(gòu)型轉(zhuǎn)變。雖然這種光異構(gòu)化作用容易受到不同取代基的影響，但是其仍具備良好的耐疲勞特性。紫外光激發(fā)能夠促進(jìn)該類(lèi)化合物從開(kāi)環(huán)轉(zhuǎn)變成閉環(huán)，電子發(fā)生重排，光譜的吸收特性改變，宏觀上表達(dá)出光致變色效應(yīng)?；衔镌诳梢?jiàn)光的照射刺激下再次經(jīng)構(gòu)型的轉(zhuǎn)變恢復(fù)原狀，光譜吸收特性也隨之復(fù)原[14]。

圖3 二芳基乙烯類(lèi)光致變色機(jī)制

Fig.3 the photochromic mechanism of diarylethene

1.4 水楊醛席夫堿類(lèi)

水楊醛席夫堿類(lèi)化合物具有良好的光致變色性能，其合成方法簡(jiǎn)便、目標(biāo)產(chǎn)物產(chǎn)率可觀，在工業(yè)上具備規(guī)模生產(chǎn)的可能。如圖4所示，水楊醛席夫堿類(lèi)光致變色化合物的分子結(jié)構(gòu)上具有顯酸性的酚羥基和顯堿性的亞胺結(jié)構(gòu)。在紫外光的照射激發(fā)下，羥基的酸性大大增加使得結(jié)構(gòu)上的質(zhì)子在氫鍵的作用下，轉(zhuǎn)移到堿性的氮原子上，從而引起分子在結(jié)構(gòu)上的轉(zhuǎn)變，分子的光譜吸收特性也隨之變化表達(dá)出光致變色效應(yīng)[15-16]，在可見(jiàn)光或者加熱條件下結(jié)構(gòu)也能恢復(fù)原狀。

圖4 水楊醛席夫堿類(lèi)光致變色機(jī)制Fig.4 the photochromic mechanism of salicylidene schiff base

2 有機(jī)光致變色材料的研究現(xiàn)狀

2.1 螺吡喃類(lèi)

在光響應(yīng)性薄膜的應(yīng)用開(kāi)發(fā)上，以螺吡喃類(lèi)有機(jī)化合物作為光致變色體系是一個(gè)比較具有前景的方向。劉浪等[17]考慮到螺吡喃類(lèi)光致變色化合物共混聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)成膜易分散不均，在加入適量的鄰苯二甲酸二正辛酯(DOP)后，成膜的均勻性得到了顯著地提高,獲得了力學(xué)性能較優(yōu)良的光致變色薄膜。龐美麗等[18]設(shè)計(jì)合成了一種含有2-羥基萘官能團(tuán)的化合物同樣進(jìn)行了PMMA成膜后發(fā)現(xiàn)，光照前后由于峰的疊加效應(yīng)由藍(lán)色轉(zhuǎn)變成罕見(jiàn)的綠色。

光致變色材料本身顏色多變、極具趣味，把這種特性運(yùn)用到印染行業(yè)能夠開(kāi)發(fā)許多新型的裝飾品。針對(duì)裝飾品在戶(hù)內(nèi)外使用時(shí)對(duì)熱穩(wěn)定性的要求，申凱華等[19]設(shè)計(jì)合成了一種含肉桂酸酯的螺吡喃類(lèi)光致變色化合物。研究發(fā)現(xiàn)螺吡喃周?chē)牧Ⅲw空間會(huì)因肉桂酸酯之間的光致聚合作用而受到限制，從而降低結(jié)構(gòu)的可逆回復(fù)速度，提高其熱穩(wěn)定性。Abdollahi等[20]采用半連續(xù)乳液聚合法制備出含有螺吡喃顯色體的光致變色膠體(PL)并且將其與生物質(zhì)材料纖維素共混，制得了具有光致變色功能的紙張。如圖5所示，原本淺黃色的紙張?jiān)?65nm波長(zhǎng)的紫外光的照射下，顏色逐漸過(guò)渡成橘紅色，最終形成穩(wěn)定的紫色，但是該變化在可見(jiàn)光或者熱作用的刺激下會(huì)逐漸恢復(fù)至原樣。這種紙?jiān)诟稍飾l件下具有良好的光致變色性能，在潤(rùn)濕情況下其光致變色的顯色特征會(huì)受到液體極性的影響而具有明顯的區(qū)別。利用光響應(yīng)性紙張的這種性質(zhì)可以應(yīng)用于制造新型試紙，通過(guò)對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)比色卡測(cè)試某種溶劑的極性；也可以強(qiáng)化紙張的防偽識(shí)別能力，提高文件的安全性。Liu等[21]采用靜電紡絲的方式將含硝基的螺吡喃顯色體(NO2SP)接到衍生后的生物質(zhì)材料-納米醋酸纖維素上(CA)，在滿(mǎn)足CA本身形態(tài)要求的同時(shí)也獲得了較好的光致變色性能。

Tian等[22]以從木材中分離得到的生物質(zhì)材料木質(zhì)纖維素為原料，利用分子間作用力而非化學(xué)鍵，采用自組裝的方式也開(kāi)發(fā)出了具有光致變色功能的紙張，有望在裝飾包裝、檢測(cè)防偽用紙上具有可觀的前景。研究人員以溶液中的陽(yáng)離子殼聚糖作為中間媒介，將含有羧基的陰離子螺吡喃顯色體和纖維素分子羥基上帶部分負(fù)電荷的氧進(jìn)行橋接，在纖維素表面形成一種穩(wěn)定的層層結(jié)構(gòu)。這種自組裝結(jié)構(gòu)相比于一般的機(jī)械共混，顯色體能夠和纖維素大分子擁有更高的兼容性，能夠較好地維持顯色體本身的光學(xué)活性。

圖5 光致變色紙張的可逆變色過(guò)程Fig.5 the reversible color changing process of photochromic paper

2.2 偶氮苯類(lèi)

有機(jī)光致變色化合物的光誘導(dǎo)構(gòu)型變化在很大程度上受到所處化學(xué)環(huán)境空間位阻的影響，位阻較大的環(huán)境會(huì)讓分子的構(gòu)型轉(zhuǎn)變變得困難，而位阻小的環(huán)境則會(huì)有利于這種光誘導(dǎo)的構(gòu)型轉(zhuǎn)變。Deng等[23]為實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)資源的循環(huán)利用，從制漿造紙的廢液中分離出堿木素，通過(guò)偶氮偶合反應(yīng)合成了一種含對(duì)硝基的木素基偶氮苯聚合物(AL-Azo-NO2)。在相同的紫外光照射條件下，該聚合物與同類(lèi)其他偶氮苯聚合物的光致變色反應(yīng)相比，體系由于受到周?chē)臻g位阻的限制，使得聚合物的構(gòu)型轉(zhuǎn)變速率較為遲鈍，變色現(xiàn)象也出現(xiàn)延遲。但是，空間位阻造成的變色延遲也并非全無(wú)益處，其有望在光致變色的可控性研究上開(kāi)拓出新思路。

圖6 光響應(yīng)性纖維素的親-疏水轉(zhuǎn)變過(guò)程Fig.6 the reversible hydrophilic and hydrophobic transformation of light response cellulose

此外，偶氮苯類(lèi)光致變色化合物的光異構(gòu)化作用也在推動(dòng)纖維素類(lèi)光響應(yīng)性功能材料的進(jìn)一步發(fā)展。Pinto等[24]將偶氮苯類(lèi)光致變色化合物引入纖維素大分子中，發(fā)現(xiàn)在經(jīng)過(guò)紫外光誘導(dǎo)后偶氮的構(gòu)型發(fā)生變化。如圖6所示，較為親水的亞胺通過(guò)反式構(gòu)型向順式構(gòu)型的轉(zhuǎn)變過(guò)程中暴露出來(lái)，同時(shí)烷氧基疏水端隱藏，材料表現(xiàn)出明顯的親水性。經(jīng)可見(jiàn)光照射后，結(jié)構(gòu)再次發(fā)生翻轉(zhuǎn)，亞胺被隱藏，暴露出疏水的烷氧端基，材料表現(xiàn)出疏水性。后來(lái)，Cao等[25]進(jìn)一步利用這種光響應(yīng)性，制備出可以通過(guò)光控釋放藥物的凝膠載體。研究人員通過(guò)自由基共聚的方式制備出了這種凝膠，利用聚合物順-反構(gòu)型的親-疏水性差異和膠體內(nèi)外藥物濃度差異從而完成藥物的擴(kuò)散釋放。在醫(yī)學(xué)上，這種具有光控親-疏水性特點(diǎn)的凝膠可用于藥物載體的開(kāi)發(fā)，其能夠顯著提高藥物的使用效率，從而達(dá)到強(qiáng)化治療效果的目的。

2.3 二芳基乙烯類(lèi)

近年來(lái)，對(duì)含有噻吩結(jié)構(gòu)的二芳基乙烯的研究吸引了廣泛的關(guān)注。Tanaka等[26]合成了含有噻吩結(jié)構(gòu)和噻吩氧化結(jié)構(gòu)的二芳基乙烯。研究發(fā)現(xiàn)噻吩的氧化作用能夠增大開(kāi)環(huán)轉(zhuǎn)向閉環(huán)的比例，提高結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性，發(fā)生明顯的藍(lán)移現(xiàn)象。二芳基乙烯類(lèi)光致變色化合物同其他光致變色化合物相比，其綜合性能較為優(yōu)良；然而這種化合物只有在反平行構(gòu)型的結(jié)構(gòu)下，才具備光致變色效應(yīng)，其反平行構(gòu)型產(chǎn)物的產(chǎn)率一般不超過(guò)50%[27]。Ichikawa等[28]認(rèn)為二芳基乙烯類(lèi)化合物易轉(zhuǎn)變成其對(duì)映異構(gòu)體，特定結(jié)構(gòu)產(chǎn)物的產(chǎn)率較低。課題組設(shè)計(jì)出手性苯并磷雜環(huán)戊二烯氧化磷結(jié)構(gòu)，利用其位阻效應(yīng)可以提反應(yīng)的選擇性從而提高產(chǎn)率。所以，研究人員或許可以通過(guò)在分子中植入特殊基團(tuán)，其產(chǎn)生的位阻效應(yīng)能提高所需結(jié)構(gòu)的二芳基乙烯類(lèi)化合物的產(chǎn)率，有助于分子的策略性設(shè)計(jì)。除此之外，還可以將二芳基乙烯類(lèi)光致變色化合物的制備引入到的聚合物環(huán)境中，通過(guò)聚合物主鏈的約束作用則可以大大提高反平行構(gòu)型產(chǎn)物的產(chǎn)率[29]?；谶@個(gè)思路，Stellacci等通過(guò)均聚手段合成了一種分子量約為3000的骨架型二芳烴聚合物，實(shí)驗(yàn)測(cè)得其目標(biāo)產(chǎn)率高達(dá)86%[30-31]。不久后，Irie等學(xué)者通過(guò)共聚做的類(lèi)似實(shí)驗(yàn)[32]同樣獲得了較高的產(chǎn)率。

當(dāng)前，直接將生物質(zhì)材料與二芳基乙烯類(lèi)光致變色化合物相結(jié)合的研究還很少。但是，纖維素本身結(jié)構(gòu)上的環(huán)特征和長(zhǎng)鏈特征，木質(zhì)素結(jié)構(gòu)上的三維體型特征，都能夠?yàn)槎蓟蚁╊?lèi)光致變色化合物的制備提供所需的“約束”，選擇性地獲得其反平行構(gòu)型。從這一點(diǎn)上來(lái)看，將這類(lèi)有機(jī)光致變色分子和生物質(zhì)材料相結(jié)合，能夠在一定程度上達(dá)到提高光致變色目標(biāo)產(chǎn)物產(chǎn)率的同時(shí)還能提高生物質(zhì)材料的高附加值利用。

2.4 水楊醛席夫堿類(lèi)

在關(guān)于水楊醛席夫堿類(lèi)化合物的光致變色研究方面，馮舒航等[33]合成了4-二乙胺基水楊醛縮對(duì)碘苯胺席夫堿(DSI)，研究小組發(fā)現(xiàn)DSI的溶液在經(jīng)過(guò)一定波長(zhǎng)的紫外光照射后吸收峰強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)并與吸收時(shí)間表現(xiàn)出良好的線(xiàn)性關(guān)系，在不同的酸堿條件下，其光致變色性能具有不同的響應(yīng)性。Wang等[34]把水楊醛縮苯胺的衍生物(AMH)與1-戊烷磺酸(PS)共插在無(wú)機(jī)雙層Al-Zn氫氧化物基底(LDH)中制成光致變色薄膜。研究人員發(fā)現(xiàn)由于受到二維環(huán)境的約束，AMH的化合物只能夠以反式構(gòu)型存在，且反式烯醇結(jié)構(gòu)較反式酮結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定。這種制造薄膜的方式比較簡(jiǎn)便，二維環(huán)境的約束有利于分子結(jié)構(gòu)的定向選擇，在光電子器件領(lǐng)域具有很高的應(yīng)用潛力。

水楊醛類(lèi)光致變色化合物因其可逆變色過(guò)程過(guò)快而阻礙了其應(yīng)用，為此Franckevicius等[35]對(duì)樹(shù)狀聚丙烯亞胺(PPI)分子中的四種互變異構(gòu)型水楊醛發(fā)色基團(tuán)做了動(dòng)力學(xué)研究。研究結(jié)果表明，其反酮式發(fā)色基團(tuán)會(huì)與隨機(jī)地與其他基團(tuán)產(chǎn)生氫鍵而增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，因此弛豫過(guò)程的速率分布比較分散。目前還不能完全解釋這種氫鍵形成的原因，還需要作進(jìn)一步探究，縮小弛豫速率的離散程度，這將使材料在生物醫(yī)藥領(lǐng)域具有較大的潛力。在光致變色效應(yīng)影響因素的研究上，田剛等學(xué)者[36]合成了兩種4-甲基亞水楊醛縮苯胺，發(fā)現(xiàn)化合物的結(jié)晶形態(tài)會(huì)對(duì)自身的光致變色特性產(chǎn)生明顯的影響。

國(guó)內(nèi)外對(duì)于以生物質(zhì)材料為研究載體，采用水楊醛席夫堿類(lèi)化合物作為光致變色功能分子對(duì)其進(jìn)行修飾，賦予生物質(zhì)材料光致變色特性的研究還比較少，具有十分廣闊的科研空間。目前，已經(jīng)有一些課題組利用生物質(zhì)材料殼聚糖制備出了相應(yīng)的殼聚糖水楊醛席夫堿材料。劉健等[37]利用殼聚糖本身自帶的大量氨基，通過(guò)氨基與水楊醛的化學(xué)反應(yīng)成功制備出了水楊醛席夫堿修飾的殼聚糖生物質(zhì)材料。涂鈺娟等[38]也以殼聚糖、水楊醛、戊二醛為主要原料制備出水楊醛席夫堿修飾的交聯(lián)殼聚糖。殼聚糖分子結(jié)構(gòu)上的大量氨基為水楊醛席夫堿類(lèi)光致變色材料的制備提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，只要相關(guān)光致變色理論得到進(jìn)一步的發(fā)展，不久的將來(lái)就有可能制備出殼聚糖水楊醛席夫堿類(lèi)光致變色材料。

3 有機(jī)光致變色化合物在生物質(zhì)材料領(lǐng)域的研究展望

有機(jī)光致變色化合物種類(lèi)繁多、數(shù)量頗豐，除了上述討論的四種典型類(lèi)別外還有其他的有機(jī)光致變色化合物，其擁有巨大的應(yīng)用潛力和研究?jī)r(jià)值。開(kāi)展生物質(zhì)材料的光致變色改性研究，有利于提高生物質(zhì)材料的高附加值利用，拓寬有機(jī)光致變色化合物的研究思路和應(yīng)用領(lǐng)域。

纖維素是生物質(zhì)材料中比較有代表性的天然線(xiàn)形高分子材料，結(jié)構(gòu)上含有豐富的羥基，具備較高的反應(yīng)活性?？梢岳悯セ然瘜W(xué)方法在纖維素大分子鏈的側(cè)邊上“植入”有機(jī)光致變色分子，獲得光致變色改性的纖維素；結(jié)合纖維素本身綠色、無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)，有望開(kāi)發(fā)具有光響應(yīng)性的藥物緩釋材料，增加藥物的靶向釋放能力，從而達(dá)到提高藥效的目的。但是，纖維素分子上不同位置的羥基反應(yīng)活性不同，大分子鏈之間的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，需要克服或規(guī)避因反應(yīng)性差異和位阻而可能帶來(lái)的大分子鏈兩側(cè)光敏基團(tuán)分布寬、光響應(yīng)速率緩慢甚至光失活等問(wèn)題。

此外，具有和纖維素分子結(jié)構(gòu)十分相似的生物質(zhì)材料殼聚糖，本身就帶有大量的氨基官能團(tuán)，化學(xué)反應(yīng)活性較強(qiáng)，能夠較為容易地和醛基發(fā)生反應(yīng)生成席夫堿(亞胺)，這就為水楊醛席夫堿類(lèi)化合物修飾的光致變色生物質(zhì)材料的制備提供了物質(zhì)基礎(chǔ)條件。但是，殼聚糖分子本身也具有長(zhǎng)鏈狀的結(jié)構(gòu)，其凝聚態(tài)也比小分子復(fù)雜得多，導(dǎo)致物理化學(xué)性質(zhì)和一般的小分子相比具有很大的差別。分子長(zhǎng)鏈之間互相纏繞，空間位阻效應(yīng)比較大，阻礙光致變色材料本身的光異構(gòu)化過(guò)程。這就需要進(jìn)一步完善相關(guān)的光致變色理論，考慮殼聚糖分子本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，合理設(shè)計(jì)分子的形態(tài)，才可能研制出新型的殼聚糖生物質(zhì)光致變色材料。

結(jié)合國(guó)內(nèi)外對(duì)有機(jī)光致變色材料的研究不難發(fā)現(xiàn)，空間位阻效應(yīng)對(duì)材料的光致變色性能常常有不利的影響。因?yàn)椴牧系墓庵伦兩?yīng)的體現(xiàn)通常是通過(guò)分子的可逆構(gòu)造轉(zhuǎn)變實(shí)現(xiàn)的，而空間位阻通常會(huì)妨礙這種轉(zhuǎn)變從而可能導(dǎo)致材料失去光學(xué)活性。然而有趣的是，對(duì)于二芳基乙烯類(lèi)光致變色化合物而言，在合適的空間位阻的影響下，能夠促進(jìn)這種化合物的反平面構(gòu)型產(chǎn)物的生成，而只有這種反平面構(gòu)型才具有光活性。生物質(zhì)材料纖維素、殼聚糖和木質(zhì)素在分子結(jié)構(gòu)上都比較復(fù)雜，與小分子比較起來(lái)體積也比較大。纖維素和殼聚糖都具有六元環(huán)狀單元的高分子長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)，木質(zhì)素則具有三維的網(wǎng)狀體型結(jié)構(gòu)，都可以在賦予生物質(zhì)材料光致變色功能的同時(shí)，為反平行構(gòu)型的二芳基乙烯類(lèi)化合物的生成提供所需的空間位阻約束。此外，適當(dāng)?shù)奈豢臻g阻還能調(diào)控光致變色材料的響應(yīng)速率，為光感應(yīng)元件的設(shè)計(jì)帶來(lái)靈感。

但是，生物質(zhì)光致變色材料相比于無(wú)機(jī)材料而言，仍然具有材料易變性、使用壽命較短的缺點(diǎn)。在復(fù)雜、多變的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境里，還需要考慮到材料本身的耐久性問(wèn)題。對(duì)此，可以從有機(jī)-無(wú)機(jī)共混材料的角度入手，通過(guò)將生物質(zhì)光致變色材料同某些無(wú)機(jī)材料進(jìn)行物理共混，在對(duì)材料光活性影響不大的前提下，提高材料的使用壽命。放眼未來(lái)，需要廣大科研技術(shù)人員突破格局、開(kāi)闊視野，繼續(xù)深入對(duì)有機(jī)光致變色材料的研究，拓寬有機(jī)光致變色化合物的研究思路和領(lǐng)域，把握生物質(zhì)材料綠色、無(wú)害、儲(chǔ)備大、易降解的特點(diǎn)，將二者有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，挖掘其潛在的巨大價(jià)值。還需要每一位科研工作者以踏實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)、開(kāi)拓創(chuàng)新、積極進(jìn)取的態(tài)度來(lái)對(duì)待科研道路上遇到的問(wèn)題，這些問(wèn)題既是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇，會(huì)為進(jìn)一步豐富光致變色理論，開(kāi)發(fā)出更多適應(yīng)市場(chǎng)需求的新型生物質(zhì)基有機(jī)光致變色材料。