1. 环糊精

环糊精是由6，7或8个D-吡喃葡萄糖单元通过1,4-糖苷键链接而成的腔内疏水、腔外亲水的环状低聚糖，分别称为α-、β-和γ-环糊精 。这是个典型的”锥筒”状分子，由于其特殊的结构使其可以特定包结一系列的底物。α-环糊精比较容易与单环芳烃形成稳定的超分子复合物体系; β-环糊精可与蒽醌、胆固醇、二茂铁、金刚烷、环状二烯、偶氮化合物及其某些衍生物发生作用;而γ-环糊精可与芘、蒽、菲和甾族化合物等较大的客体分子形成超分子复合体系。这种包结过程是非共价键和可逆的，使得环糊精成为超分子化学界，包括催化、自组装、分子识别、药物运输等领域应用最为广泛的超分子主体化合物之一。

β-环糊精(β-Cyclodextyin)是由7个葡萄糖分子连续成的环状结构化合物, 主体构型像个中 间有空洞 ,两端不封闭的筒。在空洞结构中 ,空腔 内由于受到 C #8212;H 键的屏蔽作用形成了疏水区。 较大开口端(上端)由 C2 和 C3 的仲羟基构成 ,较 小开口端(下端)由 C6 的伯羟基构成 , 具有亲水 性。在环境中稳定, 但在强酸介质中易发生裂解。 有较好的热稳定性 , 加热到约 200 ℃开始分解。 由于其无还原端,没有还原性 ;容易形成各种稳定 的水合物 ,无吸湿性 ;能在醇及水溶液中很好地结 晶。可以将环糊精交链于聚合物上以环糊精为单 体进行聚合或将官能团交链于环糊精分子上进行 化学改性^{[ 1]} 。

利用这个特殊的筒结构 ,β-环糊精可与许多 无机 、有机分子结合成主客体包合物, 并能改变 被包合物的化学和物理性质, 具有保护 、稳定 、增 溶客体分子和选择性定向分子的特性^{[ 2]} , β-环 糊 精结构非常稳定，不易受酶、pH、热等 外在条件的影响，利用这个特殊的筒状结构，β-CD可与许多无机、有机分子结合成主客体包络物^{[ 3-4]}并能改变客体分子的理化性质，具有保护、稳定、 增溶客体分子和选择性定向分子的特性，β-CD 作为改良剂、稳定剂、吸附剂、赋形剂等，在 食品 ^[5]、环保^[6]、医药^[7]等领域都有广泛的应用.

2. 偶氮苯

偶氮苯类化合物是指分子中含有-N=N-结构的一类化合物，一般来说在常温下偶氮苯类化合物以稳定的反式结构存在。由于其主要是结构中含有-N=N-偶氮基团，能够在适当条件下构成”顺-反”（E-Z）异构体，所以可以在不同外界条件下发生顺反异构可逆反应。偶氮基团是一种具有光学活性的官能团，在不同波长的紫外光照射或者化热的作用下，偶氮苯的棒状反式形态与曲棍状顺式形态可以发生分子结构的可逆转变，称之为光致异构现象，在不同波长的光照条件下会引起偶氮苯及其衍生物分子几何尺寸的变化、分子极性的改变以及偶极距的变化^[8]

偶氮类化合物是目前应用量最大的染料，并且以其独特的性质在光响应智能材料、光信息存储、液晶材料等领域应用广泛。偶氮类化合物是指在分子中含有偶氮基团( #8212;N N#8212;) 的化合物。偶氮类化合物有着独特的光学性质，即存在顺反式结构的互变: 在低能态时，偶氮基团是以反式( trans) 结构存在的; 经过紫外光照后，会发生异构化而成为顺势( cis) 结构，这种顺式结构经过可见光照或者加热后又可以恢复到反式结构，我们由此可称之为”双稳态分子。

随着对偶氮苯光致异构机理的研究，科学家也发现了偶氮苯取代基对偶氮苯类化合物的光响应性有着思著的影响，因此现在有着很多偶氮苯类化合物衍生物己经被合成用来满足热稳定性好、抗疲劳、光响应性好等特点，同时通过偶氮苯与其他化合物的聚合来达到新的需求性能^{[9] [ 10]}。常见的偶氮苯聚合物主要包括以下几种类型：早期研究最多的是掺杂型偶氮苯聚合物，这是将偶氮苯小分子或者偶巧苯聚合物接入其他聚合物的共混体系：接下来主要研究集中于偶氮苯类聚合物的合成，如在端基、侧链、主链等分子结构部位引入偶氮苯小分子基团或者是制备两亲性偶氮苯类聚合物，主要制备方法为自由基聚合（原子转移自由基聚合、可逆加成－断裂链转移自由基聚合等）、活性离子聚合、缩聚、逐步聚合、基团转移聚合等，两亲性偶氮苯类聚合物分子由于其优异的性能得到了广泛的关注^[11]。

3. β-环糊精 偶氮苯超分子体系

基于环糊精和偶氮化合物的光控可逆超分子体系的原理正是建立在这样一个奇妙的光致”包结-脱包结”过程的基础上。需要注意的是，”可逆性”是比”刺激响应性”更高一级的化学行为。这种超分子可逆包结体系的脱包结的过程即自解离过程。自解离将在基因转运、药物靶向释放、生物学控制等领域发挥重要作用。另外，在”包结”和”脱包结”两种状态下，整个超分子体系的熵值是不同的，即体系混乱度的变化，这也就意味着有可能实现某些有一定规整度的聚集体或特定分子构型如凝胶、囊泡等相态的出现和消失，这就体现出基于环糊精和偶氮化合物的光致可逆的作用。基于环糊精与偶氮分子的光控可逆超分子体系最大的特点和优势是可以在分子水平上实现人为的操作与控制。相对于pH 响应型、氧化还原响应型超分子体系来说，光控可逆超分子体系更为简洁方便，具有更好的可逆性与逻辑性，在无外加化学物质干扰下实现对体系的控制，在时间与空间上实现”开启”与”关闭”的作用具有不可比拟的优越性。利用光来操控分子，不会产生副产物，响应迅速，简单方便，而且可逆性好。除此之外，光能也是最清洁的能源之一，在强调可持续发展的今天有着积极意义。

4. 自修复材料

智能材料是指能模仿生命系统 ,同时具有感知和激励双重功能的材料^[12] 。自愈合(自修复) 是生物的重要特征之一^{[13 ]} 。材料一旦产生缺陷 ,在无外界作用的情况下材料本

身具有自我恢复的能力称为自修复。自修复的核心是能量补给和物质补给。模仿生物体损伤愈合的原理 ,使得复合材料对内部或者外部损伤能够进行自修复自愈合^[14] ,从而消除隐患 ,增强材料的机械强度 ,延长使用寿命 ,尤其在军工、航天、电子、仿生等领域显得尤为重要。

本课题构筑的为原位式的修复体系，原位式修复体系是指在外界不加入任何修复介质的情况下，材料体系在外界作用下就能自主进行修复的系统^[15]。换言之就是通过复合材料本身的结构设计 ,使其在一定条件下可以发生可逆的修复反应 ,材料受到一定程度破坏之后 ,对材料进行相应处理就能重新获得性能。

参考文献

[ 1] 张元超, 黄立新, 徐正康.环糊精的改性和应用研究进展[ J]现代食品科技, 2008 , 24(9):947 ～ 948 .

[ 2] 张晓光, 刘洁翔, 范志金, 等.环糊精及其衍生物在农药领 域应用的研究进展[ J] .农药学学报, 2009 , 11(3):291 ～297 .

［3］Celine G，Veronique W，Catherine A. A reversible polyelectrolyte involving a β-cyclodextrin polym－er and a cationic surfactant［J］. Macromolecules，2005，38:5243-5253.

［4］Loftsson T，Brewster M E. Pharmaceutical app-lications of cyclodextrins.1. Drug solubiliz－ation and stabilization［J］. J Pharm Sci，1996，85（10）:1017-1025.

[ 5] Allan R H，Wen J S，Christoper T S. Use of Cyclodextrins for encapsulation in the use and treatment of food products［J］. ACS Symp Ser，1995，590:60-71

［6］Gassensmith J J，Furukawa H，Smaldone R A，etal. Strong and reversible binding of carbon dioxide in a green metal-organic framework［J］.

［7］van de Manakker F，Vermonden T，van NostrumC F，et al. Cyclodextrin-based polymeric mate-rials: synthesis，properties，and pharmaceutical/biomedical applications［J］. Biomacromolecules，2009，10（12）:3157-3174.

［8］Kumar, G. S.; Neckers, D. C., Photochemistry of azobenzene-containing polymers.

Chemical Reviews 1989, 89 (8), 1915-1925.

［9］CR, C.; AE., R., Theoretical study of the isomerization mechanism of azobenzene and

disubstituted azobenzene derivatives. The journal of physical chemistry. A 2006,

(No.26), 8188-8203.

［10］Nakatsuji, S. i. n. s. u.-h. a. j.; Fujino, M.; Hasegawa, S.; Akutsu, H.; Yamada, J.-i.;

Gunman, V. S.; Vorobiev, A. K. v. e. c. m. r., Azobenzene Derivatives Carrying a

Nitroxide Radical. Journal of Organic Chemistry 2007, (N0.6). 2021-2029.

［11］Wang, D.; Wang, X., Amphiphilic azo polymers: Molecular engineering, self-assembly

and photoresponsive properties. Progress in Polymer Science 2013, (No.2), 271-301.

［12］Newnbam R E ,Ruschau G R. [J ] .J Intelligent Material System and structures ,1993 ,4 (2) :289～293.

［13］Hastings G W ,Mahmud E A. [J ] .J Intelligent Material Systems and structures ,1993 ,4 (3) :452～457.

[14 ] Moyuku M ,Vaidya U K,Jannowski ,et al . [J ] . Smart Mater Struct ,1999 ,8 :623～638.