南京大学李承辉教授团队 Angew：从动态化学出发得到的可回收室温稳定有机超长磷光聚合物

2023-04-01 来源：高分子科技

目前，室温磷光(Room Temperature Phosphorenscence, RTP)聚合物材料因其质量轻、柔韧性好、易加工等优点被广泛应用于智能响应、多重防伪加密等领域。但是，由于聚合物网络中的柔性高分子链不利于抑制三重态激子的非辐射衰变，并且体系中较弱的分子间相互作用对外界氧气、水分等因素具有较高的敏感性，从而会导致本征型RTP聚合物材料的余辉在室温条件下持续时间短且容易被淬灭等问题。

近日，南京大学李承辉教授课题组为解决以上问题，从独特的动态化学角度出发，利用硼酸酯动态键以及配位键与环氧树脂相结合，通过本征型化学手段得到了一种兼具可回收、再加工和形状记忆功能的超长室温有机磷光聚合物材料(图1a)。由于聚合物网络当中的动态B–N配位键可以在外力作用下发生可逆断裂，有效耗散外界能量，所以与普通共价交联的环氧树脂相比，该环氧聚合物的韧性得到了明显提升(12.26 MJ m^-3) (图1b和c)。其中高度交联的聚合物网络可以有效抑制体系当中的三重态激子非辐射衰变，抵抗外界因素(如氧气、水分等)的入侵，该材料在室温下展现出了超长的磷光寿命(τ=540.4 ms)，其蓝绿色余辉可以在室温环境中持续8 s以上。并且该材料展现了出色的稳定性，即使在水中或其它溶剂中浸泡长达三个月，其室温磷光性能也不会明显下降（图2）。

图1. (a) 有机磷光聚合物的合成路线及其网络结构示意图; (b) 聚合物材料力学拉伸曲线； (c) 配位键增韧机理示意图。

图2. 聚合物材料的磷光性能表征及多种应用展示。

聚合物体系中大量动态硼酸酯键、B–N配位键和氢键的存在，赋予了材料优异的形状记忆、可加工和可降解性能。样品被循环加工多次之后，其力学性能和RTP性质依然没有明显衰减（图3）。该工作进一步将聚合物材料的形状记忆功能与其荧光和磷光性质进行巧妙结合，展示了该材料在仿生模拟、信息防伪、多重加密、图案擦除等方面的实际应用（图4）。该工作基于动态化学的设计策略和合成手段为后续开发多功能室温磷光聚合物材料提供了一种新思路。

图3. 聚合物材料的动态性质和可加工性能表征。

图4. 聚合物材料的形状记忆功能及与RTP功能的联用展示。

该工作近期以“Tough, Reprocessable and Recyclable Dynamic Covalent Polymers with Ultrastable Long-Lived Room-Temperature Phosphorescence”为题发表在《Angewandte Chemie International Edition》上（DOI: 10.1002/anie.202301993）。文章第一作者为南京大学博士研究生赵梓含，李承辉教授为通讯作者，特别感谢南京大学左景林教授、郑佑轩教授、南京工业大学安众福教授给予的帮助和指导！

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/anie.202301993

版权与免责声明：中国聚合物网原创文章。刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：info@polymer.cn，并请注明出处。

（责任编辑：xu）

【大中小】【打印】【关闭】

诚邀关注高分子科技

更多>>最新资讯

更多>>科教新闻