偶氮苯及其衍生物作为最典型的光响应材料之一,由于其在光致顺反异构化过程中具有较大分子尺寸和光谱的变化,使其在光控驱动器、光致表面图案化、太阳热能燃料和药物释放等领域具有广阔的应用前景。一般来说,紫外光虽然具有较高的能量,但是其对物体表面的穿透能力较弱,因此,合成新颖的偶氮苯衍生物并制备厚度适中的功能化薄膜材料越来越受到广大科研工作者的关注。本论文以制备功能化偶氮苯基光响应薄膜为出发点,首先设计并合成系列偶氮苯衍生物并研究其光响应行为,然后通过溶剂蒸发方法和电化学沉积方法将其制备成具有光响应性质的功能薄膜,并在光控驱动器,光诱导表面浮雕光栅和太阳热能燃料三个领域中应用。(1)设计并合成了4,4’-二羟基偶氮苯,首次将其和生物质糖类壳聚糖进行掺杂,利用分子间氢键作用,通过简单的溶剂蒸发方法制备光响应薄膜并在光控驱动器领域应用。在紫外光照射下,薄膜由于偶氮苯分子的顺反异构变化而迅速发生宏观弯曲,并提起自身重量200倍的物体,这种简单易行的基于超分子相互作用的偶氮苯基光响应薄膜的制备为光控驱动器规模化工业生产提供了理论依据。(2)设计并合成双-[4-(6-咔唑-9-基己氧基)-苯基]-二氮烯,利用电化学沉积的方法制备具有光响应性质的表面平整的交联聚合物薄膜,并在表面浮雕光栅领域应用。由于薄膜具有较高交联度,大大提高了分子间空间位阻,使得亚稳态的顺式构型较难恢复至反式构型,进一步提高了表面浮雕光栅的稳定性,为偶氮苯类光响应材料在苛刻条件下的光信息存储方面应用提供了新的设计思路和理论依据。(3)设计并合成了系列具有电化学活性咔唑基团的偶氮苯基光响应小分子,研究其光热转换性质,并利用电化学沉积方法将光热转换性能最佳的双-[4-(6-咔唑-9-基丁氧基)-苯基]-二氮烯制备为高交联度的光响应聚合物薄膜。这种高质量光响应的薄膜可以有效地利用紫外光,无需任何前处理过程,实现即用式太阳热能燃料的制备,同时,由于薄膜具有较高交联度,使得顺式构型偶氮苯分子更稳定,大大提升了能量存储寿命,并且具有较高的防溶剂腐蚀性,在日常使用中具有明显的优势,在自除霜玻璃、自发热涂料和太阳能长途运输中具有潜在的应用前景。