基于咔唑智能共聚物的可逆酸致变色材料及其在可重写信息存储中的应用

针对刺激响应型变色材料在信息存储领域的应用需求，山东科研团队通过溶液自由基聚合法开发出具有裂变显色特性的咔唑共聚物。该材料在酸碱刺激下可实现黄绿色/黑绿色的快速可逆变色（120秒内），并具备优异的疏水抗污性和化学机械稳定性，为高分辨率（>3天持久性）可重写信息存储界面提供了新策略。

　　

在功能材料领域，刺激响应型变色材料因其在光电设备、传感器和智能涂层等方面的应用潜力而备受关注。其中，咔唑衍生物因其独特的电化学特性和光热稳定性，成为构建功能聚合物的理想单元。然而，现有材料在响应速度、循环稳定性和环境耐受性等方面仍存在局限，这严重制约了其在可重写信息存储等领域的实际应用。

针对这一挑战，来自山东的研究团队在《Surfaces and Interfaces》发表了一项创新研究。他们通过简便的溶液自由基聚合技术，成功开发出基于N-乙烯基咔唑（NVC）和2,2,2-三氟乙基甲基丙烯酸酯（TFEMA）的新型智能共聚物。该材料通过侧链咔唑基团的可逆质子化/去质子化过程，实现了酸碱刺激下从浅黄绿色到黑绿色的快速颜色切换（响应时间<120秒），并展现出超过3天的显色持久性和优异的循环稳定性。

研究采用的关键技术包括：1）通过硫醇-烯"点击"化学反应合成咔唑丙烯酸酯单体（KLNVC）；2）溶液自由基聚合法构建共聚物；3）浸涂法制备智能表面；4）酸碱刺激响应性测试系统。

【RESULTS AND DISCUSSION】部分显示：1）通过FT-IR和¹H NMR证实了KLNVC单体的成功合成；2）DSC测试显示共聚物具有高达180°C的热稳定性；3）接触角测试证明材料表面具有超疏水性（水接触角>150°）；4）酸碱循环测试表明材料可经受50次以上颜色切换而不衰减。

【CONCLUSIONS】指出：这种基于咔唑的智能表面不仅实现了高分辨率图案的可逆存储，其卓越的环境稳定性（耐化学腐蚀、机械磨损）和自清洁特性，更拓展了在酸致变色器件（ACD）和酸蒸汽传感器等领域的应用前景。该研究为开发新一代智能信息存储材料提供了简单有效的策略。

值得注意的是，材料在TFEMA组分引入后产生的氟原子协同效应，显著增强了表面疏水性和酸碱响应灵敏度。作者团队特别强调，这种浸涂法工艺与工业化生产具有良好兼容性，为大规模制备功能性智能表面奠定了基础。研究获得山东省自然科学基金（ZR2022MB034）和山东省高校青年创新团队发展计划的支持。