温度监测在环境管理和工业过程控制中至关重要。尽管市售的玻璃温度计和电子传感器(如电阻温度计和热电偶)被广泛使用，但它们都局限于点式温度测量，即只能反映待测物某一点的温度。而具时空温度分辨功能的分布式光纤温度传感器通常需要复杂的耦合电路，生产工艺复杂，尺寸大，灵活性差，难以广泛使用。荧光技术为温度的时空分辨可视化提供了一种简单、准确、易读的方法。通常，含有温度响应荧光探针和聚合物基质的荧光材料可以在紫外非接触控制下将温度信号转换为光学信号读出，无需外部电路或多个复杂的纳米加工步骤。然而，当前研制的荧光温度传感器依然依赖于发射强度相关的测量，这种测量依赖于激发功率和探测器灵敏度，或者发射最大值的微小变化，不适合在宽温度范围内进行直接观测。此外，以往的研究多集中在物理共混体系上，荧光探针会出现一定的信号滞后，导致灵敏度与准确性下降。因此，将荧光探针通过共价键联到聚合物链上，基于聚合物链运动对环境的温度高度依赖性，设计“三合一”合成策略，开发了一种新型绿色可降解的二氧化碳(CO₂)聚合物基AIEgen光纤温度计，对温度监测技术的发展和应用具有重要意义。

图1 利用具有三合一功能(AIE活性、链转移剂和助催化剂)的AIE功能化链转移助催化剂（ACC）可控合成荧光标记CO₂基光纤温度计, 实现分布式温度的高效可视化。

  特定位点官能化（在链的末端或中间）是赋予聚合物独特性质的有效方法。在已开发的活性/可控聚合技术中，不死聚合技术可用于合成特定位点官能化聚合物，其聚合物的结构和分子量可通过功能化链转移剂进行有效调节，然而，含有活性氢的链转移剂对催化剂体系的耐受性有严格的要求，可能导致不理想的官能化效果。为了克服上述缺点，本工作提出了一种“三合一”的策略，设计合成了AIE功能化链转移助催化剂（ACC）。 "三合一 "策略的关键设计在于将AIE特性、链转移和助催化整合到ACC中，具体如下：(i) ACC中的AIE单元（四苯基乙烯）在改变外部温度时提供荧光反馈。(ii)羟基可作为链转移位点，用于AIE基聚合物的可控合成。(iii)正吡啶基不仅可作为助催化剂促进二氧化碳和环氧丙烷的共聚，还可作为受体提供AIEgen的扭曲分子内电荷转移(TICT)特性，在刺激下诱导发射颜色的变化。结果表明，成功合成了结构清晰、分子量分布窄的AIEgen末端标记PPC（AIE-PPC）。基于PPC链端AIEgen单元的TICT效应，温度信息被转化为各种荧光颜色，可直接进行肉眼观察。

图2 铝卟啉配合物(CAT)与“三合一”ACC催化体系下的CO₂与环氧丙烷共聚反应性能及产物表征。

图3 AIE-PPC的热致变色效应

图4 荧光纤维温度计及其温度传感应用

  另外，AIE-PPC纤维还可以作为内置荧光温度计，用于气凝胶内部的空间温度梯度测量，以评估气凝胶隔热材料的性能 (图4d)。将AIE-PPC荧光纤维插入气凝胶中，在气凝胶单侧进行加热以制造温度差，纤维荧光图像显示了气凝胶内部的一维空间温度分布，从左(高温)到右(低温)显示了明显的温度差(图4e)，提供了使用其他技术无法获得的关键温度信息。AIE-PPC纤维温度计的另一个独特优势是，纤维可组装成不同的宏观结构，评估二维温度梯度。如将连续的AIE-PPC纤维缠绕在金属棒上形成温度计(图4f)，插入油浴锅中以检测液体内实时温度。由于装置是在未搅拌的情况下底部进行加热，因此产生了很明显的不均匀温度分布。通过荧光图像分析，可以观察到沿纤维轴向的温度梯度及沿纤维径向的不均匀温度分布，并可以精确地获得纤维温度计上每个点对应的温度值。这些应用使得AIE-PPC纤维温度计在各种涉及温度梯度分布测量的应用中具有潜在的应用价值。此外，此类光纤温度计可在自然条件下降解为环保的水和CO₂，从而避免了一次性使用可能造成的环境污染问题。他们预期这种CO₂基聚合物的温度可视化技术以及多样化的器件配置，将为环境管理和工业过程控制领域的一系列温度监测应用带来众多新机遇。

  文章链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.macromol.3c00911