【摘 要】
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相变材料因其在传感器、可切换介电器件、光电技术、环境检测器、数字处理等方面的潜在应用而受到广泛关注。近年来,人们在寻找相变材料这一领域做出了很多努力,发现基于冠醚的主客体化合物更可能成为相变材料。因为冠醚基主客体化合物更可能出现局部扭曲或旋转运动,从而诱导有序-无序型结构相变,并伴有铁电性、铁弹性、介电和非线性光学效应等的突变。冠醚的孔结构具有离子选择性。冠醚不仅对钾离子具有高亲和力,而且可以与质
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相变材料因其在传感器、可切换介电器件、光电技术、环境检测器、数字处理等方面的潜在应用而受到广泛关注。近年来,人们在寻找相变材料这一领域做出了很多努力,发现基于冠醚的主客体化合物更可能成为相变材料。因为冠醚基主客体化合物更可能出现局部扭曲或旋转运动,从而诱导有序-无序型结构相变,并伴有铁电性、铁弹性、介电和非线性光学效应等的突变。冠醚的孔结构具有离子选择性。冠醚不仅对钾离子具有高亲和力,而且可以与质子化铵盐形成包合物。一般来说,冠醚分子作为主体,通过N-H…O氢键与客体阳离子间相互作用,并与相应的阴离子组装形成分子转子系统。基于冠醚基主客体化合物的优异特性,我们致力于寻找更多的冠醚基主客体分子相变材料。我们利用熊仁根教授等人提出的“动量匹配”理论和H/F取代策略,设计并合成了一系列以质子化铵和冠醚组成的冠醚基主客体化合物,并通过单晶结构分析、介电测量、红外光谱分析、差示扫描量热分析和X射线粉末衍射仪分析等对它们的结构和性质进行了全面地探究。我们考虑到氟的电负性大于氢,在有机胺中引入氟原子,可以增大分子的偶极矩,引入手性。在有机胺中引入氟原子,也可能提高分子旋转能垒,从而提高相变温度。引入氟原子,还能提高化合物的脂溶性、降低亲水性。为此,本论文利用“动量匹配”理论和H/F取代策略,设计并合成了6种以氟代苯胺与18-冠-6组成的主客体分子化合物。这6种化合物分别为:[（2,3-DFA）（18-crown-6）][TF SA]（TFSA=双三氟甲基磺酰亚胺,DFA=二氟苯胺）（1）、[（2,5-DFA）（18-cro wn-6）][TFSA]（2）、[（2,6-DFA）（18-crown-6）][TFSA]（3）、[（2,4-DFA）（18-crown-6）][TFSA]（4）、[（3,4-DFA）（18-crown-6）][TFSA]（5）、[（3,5-DFA）（18-crown-6）][TFSA]（6）。通过单晶结构分析均确定了它们的结构,从介电测量和差示扫描量热分析的结果来看化合物4、5和6均发生了可逆相变。但这三例化合物相变温度普遍较低,限制了它们的实际应用。为了获得高相变温度的分子材料,我们在化合物4、5和6的基础上,设计并合成了2种以甲氧基苯胺和18-冠-6组成的主客体分子材料。它们分别为:[（3-MOA）（18-crown-6）][TFSA]（MOA=甲氧基苯胺）（7）和[（2-MOA）（18-crown-6）][TFSA]（8）。通过单晶结构分析均确定了它们的结构,从介电测量和差示扫描量热分析的结果来看化合物7在307.7 K附近发生了可逆相变,相比于化合物4和6相变温度较高。且化合物7具有高介电态和低介电态之间的可切换介电行为,表明它在室温双稳态介电开关应用上具有巨大的潜力,这项工作为冠醚基主客体分子介电开关的设计铺平了道路。
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