近日，北京化工大學尹梅貞教授課題組報道了一種綠光誘導偶氮苯衍生物固液態轉變的新型材料，并基于此開發出光開關的高度可逆粘合劑。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，可重復使用，為制備綠色環保型粘合劑提供一種新方法。相關成果以“Green-Light-Triggered Phase Transition of Azobenzene Derivatives toward Reversible Adhesives”為題發表在Journal of the American Chemical Society上，DOI: 10.1021/jacs.9b01056。北京化工大學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，因此也稱為工業味素，在許多現代產業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，并且不能重復利用。粘合劑材料面臨著清洗困難、不可重復使用的難題，這也給環境和資源帶來巨大的挑戰。因此，發展綠色可循環使用的粘合劑對于化學科學、材料科學、環境保護和資源節約的發展都具有重要的學術價值和實際應用意義。

圖1（a）偶氮苯衍生物P1和P2的結構式；（b）P1隨著綠光照射時間的升溫及固液態轉變圖片；（c）P1和P2固體吸收光譜；（d）P1的循環伏安曲線。

  針對此問題，作者通過設計一定長度的烷基鏈和雙萘酚，使之協同調節偶氮苯衍生物P1到一個稍高于室溫的熔點。綠光照射下，由于P1的光熱效應導致了固體到液體的轉變（圖1）。停止光照，隨著熱量的釋放，溫度降到熔點之下，液態P1重新變成固態。液態P1自發且快速的固化過程不是基于cis到trans的化學轉變，而是一個放熱的物理變化。相同功率和光照時間的條件下，只有綠光能夠實現P1從固態到液態的轉變，紫外光、藍光、紅光則不能實現。通過循環伏安循環曲線法，測得P1的基態和激發態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，從而發生固液轉化。

  如圖2所示，液態P1固化后展現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，又展現出很強的粘合力，此過程高度可逆。這種光開關的粘合劑極易溶于二氯甲烷等常見有機溶劑，容易清洗回收，可多次循環使用，在綠色環保、資源節約的粘合劑領域展現出巨大的應用前景。

圖2 光開關粘合劑示意圖

  該研究的意義：通過綠光光熱效應誘導材料實現快速的固液態轉變，并應用于高度可逆的光開關粘合劑，為制備綠色環保型粘合劑提供了一種新方法。

  該研究團隊前期曾報道過其他類型的光熱材料，分別發表于Nat. Commun. 2019, 10, 767; Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 1638; Sci. Bull. 2018, 63, 101; ACS Nano 2017, 11, 3797等雜志。該研究工作得到了國家自然科學基金委、中組部“萬人計劃”及北京化工大學“雙一流學科”項目的資助。

  文章信息：

  Zhen Wu, Chendong Ji, Xujie Zhao, Yilong Han, Klaus Müllen, Kai Pan, and Meizhen Yin*, Green-Light-Triggered Phase Transition of Azobenzene Derivatives toward Reversible Adhesives, J. Am. Chem. Soc. 2019, DOI: 10.1021/jacs.9b01056.

  文章鏈接：https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/abs/10.1021%2Fjacs.9b01056