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光致变色材料行业概括

所谓光致变色，简单来说，即是指物体在接收到特定波长光线的辐射作用下，能诱发特异性的化学反应，使得物体的吸收光谱发生相应的改变；然而当该物体再次暴露于另一特定波长光照之下时，便能够回复至原始状态的一种光学现象。换句话说，光致变色材料便是指那些受光源熵增效应所激发，功能性分子结构能够相应发生变化（这种转化通常为可逆过程），使材料机体对光线的吸收能力发生相应转变，从而引发颜色变化的材料资源。

在本世纪六十年代早期，美国研究学者们赫然发现，含有溴化银（AgX）的玻璃竟然展现出了独有的可逆光致变色特性。然而，在八十年代初的日本，已经有人开始深入探索光致变色材料的秘密。然而，相较于发达国家，我国在这一领域的研究着实稍显滞后。然而，随着科技的飞速发展和进步，中国的科研工作者们也积极投身到光致变色材料的研发工作中。根据最新的研究成果，我国在光致变色材料方面的研究重点主要集中在有机光致变色材料上，虽然我们对于它们的变色机理有所了解，但还需要进行更深入的研究来揭示其深层次的奥秘。

在众多的光致变色材料之中，有机类型的光致变色材料被广泛地划分为螺吡喃类别、俘精酸醉类别、二芳基乙烯类别以及偶氮苯类别等等；而相较之下，无机类型的光致变色材料则可主要归为稀土配合物类、金属卤化物类以及过渡金属氧化物类等多个分类。尽管光致变色材料的变色机理各有不同，但是其变色机制大概可以概括为键的异裂过程、键的均裂过程、电子转移互变异构过程、顺反异构过程、氧化还原反应过程、以及周环化反应过程等等多种形式。

图表：光致变色材料行业分类

资料来源：智研瞻产业研究院整理

光致变色材料的应用

由于其独特的物理性质和化学特性，光致变色材料在多个领域中得到了有效运用，例如在光学信息储存、防伪技术、装饰以及防护，以及荧光开关控制等方面。

首先，我们来看光学信息储存领域。借助光致变色材料能够实现色彩可逆变化的特性，将状态转换之前与之后的两种稳定形式分别映射到二进制的“0”和“1”上。这样便能制造出位图信息储存器件，这种器件不仅具备快速的读写和擦除功能，同时还拥有极高的储存密度。据相关研究显示，有机光致变色材料如二芳烯类、俘精酸酐类和偶氮类都可以被运用于此领域。特别地，因为俘精酸酐具有较高的抗疲劳强度以及良好的热稳定性能，因此它已经成为光信息储存材料研究的热点之一，例如樊美公等人在此方面进行了诸多深入探究。此外，二芳烯类具有优良的热稳定性、高度的可见光敏感度、较大的化学反应谱段以及高速的化学反应速率，因此亦具有良好的光信息储存应用潜能。齐国生及其团队则对二芳基乙烯的多波长光储存进行了研究，他们发现这种多波长存储技术的读出信号对比度显著增高，并且各个记录信号之间几乎没有干扰，即使经历50次低速的读出操作后，所记录的信息仍然保持着较高的对比度。至于偶氮类材料，这是一种具有强烈的偏振光效应的材料，只需使用一束偏振光即可通过双折射完成信息的写入、读取、擦除以及重写操作，因此这种材料具有很大的发展潜力，它有望成为一种非常有前途的光学记录介质。

其次，在防伪领域中，最初人们主要依靠光致变色材料自身独特的特性来实现防伪目的，比如说将其加工成防伪油墨或者防伪纸张等。然而随着科技的进步和需求的提升，目前正在逐步推广光致变色材料与其它防伪技术相结合的防伪方案，从而进一步提高防伪材料的耐久性，同时避免出现被轻易仿造导致失去防伪效果的问题。

第三，装饰和防护。我们日常生活中的很多领域都可以采用光致变色材料作为装饰或者防护，赋予我们的生活更多附加价值。举例来说，在衣物或者建筑设施的涂层中融入这类材料，使得服装或是墙面在阳光照射下产生色泽变化，从而实现美观度的极大提升以及丰富了人们生活的多彩体验，更能够有效地增强相关产品的市场竞争力。同样，就眼镜镜片而言，倘若加入光致变色物质，基于该物质的光敏感性对眼镜的颜色进行智能化调控，那么在强光环境下眼镜便能自动呈现出相应的变色效果，有助于保护眼睛免受阳光直射造成的伤害。现如今，光致变色眼镜的技术已相当完善成熟。另外值得一提的是智能窗（即光致变色玻璃），它可以根据入射光线强度的变化而智能化地调整自身色彩，进而实现对光线透射率及所携热量的适量控制，这样不仅能有效调整室内可见光度，还达到了节能减排的效果。

第四，荧光开关。关于光致变色材料在荧光开关领域的运用，已经成为近期科研界所瞩目的热点之一。目前的研究焦点主要落在二芳基乙烯上。来自复旦大学的邹莹教授通过巧妙地对二芳乙烯基团的荧光特性以及水溶性的改造，成功制备出了一系列全新的二芳乙烯荧光开关材料，为这类材料在生物成像及光控释放等领域的发展开辟了崭新路径。此外，陈红云等人也针对光致变色型荧光开关材料展开了深入研究，并总结发表了相关的综述文章。

此外，光致变色材料在生物样品检测、光控超分子材料、染料工业、可视化检测、分子催化剂、生物活性光调控等诸多领域也有较好应用。

图表：不同类型光致变色材料的应用情况

资料来源：智研瞻产业研究院整理

在人类社会不断进步与科技飞速进展的背景下，众多光致变色材料逐渐被发现并实现在各类领域中的广泛应用，如分子开关、信息储存、生命科学、分子催化、装饰防护以及防止造假的各种材料等等。这些高新技术领域的突破，使得光致变色材料作为高科技研究的重要议题，展现出了无尽的活力与潜力。特别值得关注的是，目前公众对于有机光致变色材料的研究已趋于丰满和深入，但对于无机光致变色材料的研究却相对较少。然而，一种新颖的研究方法——无机－有机杂化光致变色材料，正处在探索与发展的初级阶段。

光致变色技术发展

在我国，光致变色材料已有了初步的应用案例，2015年，我国的纺织业巨头在高档服饰以及豪华窗帘等部分特定领域中实现了光致变色技术的实际应用，由此研发推出了一系列可随光照变化而呈现不同光彩的创新产品。到了2016年，这一前沿科技在整个行业内部引发了广泛关注，使得光致变色技术逐步渗透到更为广阔的应用领域。然而，有机类光致变色材料虽然具有出色的变色灵敏度、鲜明丰富的色彩表现力、宽广的色彩覆盖范围等优点，但它会加速纺织品的氧化败坏，进而降低其性能品质，并且这类原材料非常稀缺且价格颇高，这无疑给光致变色材料的推广使用带来了许多困难。

众多处于技术领先地位的公司都投入大量精力从事光致变色材料的研发、制造及实践运用工作，现阶段，光致变色材料已广泛运用于金属物品制作、纺织服装产业、汽车挡风玻璃、建筑物贴膜、防伪印刷、化妆品制造、装饰饰品以及安全保护包装等众多领域。随著我国光致变色技术水平的持续提升，预计该材料将来将朝向信息存储元件、自行显露影像全息记录照相机、强烈光线辐射测量试剂等多方面深入发展。

光致变色技术具有极为开阔的前景，然而也伴随着一些难题需要克服，如成本居高不下、对纤维的亲和力欠佳、无法呈现出所有色彩等等问题。因此，对光致变色技术进行进一步改良和升级成为未来研究的重点方向之一。

光致变色材料行业市场规模

统计数据显示，2018年中国光致变色材料行业市场规模6.5亿元，2023年H1中国光致变色材料行业市场规模5.75亿元。2018-2023年H1中国光致变色材料行业市场规模如下：

图表：2018-2023年H1中国光致变色材料行业市场规模

数据来源：智研瞻产业研究院整理

光致变色材料行业应用前景

（1）信息存储元件：基于光学致变染料对于不同强度和波长光线照射下具有的可重复循环进行颜色变化的特性，我们已经成功研发出并将其应用于计算机的存储器组件制造领域，实现了信息的存储以及清除的功能。该元件所能承载的信息密度极为惊人，并且其抗疲劳能力非常出色，能够迅速完成信息的写入和消除工作。毫无疑问，这是新型存储材料研究中的一个重要且创新的发展方向。

（2）装饰和防护包装材料：光学致变染料已广泛应用于美甲、漆雕工艺品、T恤衫、墙纸等多种装饰制品的生产之中。根据不同的产品需求，可将光学致变染料融入常规油墨或者涂料使用的胶粘剂、稀释剂等辅助剂内进行混合调配，最终制成丝网印刷油墨或者涂料。此外，还可以采用光学致变染料以薄膜形态呈现，用于制作包装膜，安装于建筑物的调光玻璃窗户，或是汽车及飞机的挡风玻璃等位置，达到保护日光侵蚀，全面保障用户舒适体验的目的。

（3）自显影全息记录照相：这是一种利用光学致变材料的光敏感性开发出来的新型自显影摄影技术。具体而言就是在透明胶片等支撑物表面涂抹一层极薄的光学致变材料（例如螺毗喃、俘精酸醉等），这些原材料在普通可见光的作用下无法产生反应，而只有当紫外光的照射时才会产生颜色变化，以此形成独特的色彩图案。运用此项成像技术，既可以获得极高的图像分辨率，同时也可避免人为错误的出现，重要的是，甚至还可以实现反向录制和消除影像的效果。

（4）国防领域的实际应用场景：由于光学致变材料对于强烈光线有着极高的感知敏感性，所以我们将其运用于制作强光辐射剂量计。该设备不仅能够准确测量电离辐射的程度，同样也能用来探查紫外线、X射线、Y射线等各种辐射源的剂量水平。例如，将这样的剂量计设置在航天飞行器的外壳上，就能够迅速、精准地计量出所在环境中所受到的高辐射剂量。此外，光学致变材料还可以制成多层滤光器，通过调整过滤强度，有效遏制紫外线可能带来的对人体眼睛及其他部位的损害。最后，倘若将具备超高灵敏度的光学致变体系指示屏应用于军事装备上，便能实时记录飞机、军舰的动态轨迹，形成短暂但可消除的临时痕迹。

图表：光致变色材料行业应用前景

资料来源：智研瞻产业研究院整理