南京邮电大学黄维院士、赵强教授、马云教授《Nat. Commun.》：有机室温磷光弹性材料

2023-08-12 来源：高分子科技

有机室温磷光弹性材料在外力作用下能够可逆弯曲、拉伸，具有优异的光学/力学特性，在柔性电子和光子学领域有着巨大的应用潜力。目前报道的有机温磷光弹性材料主要通过将小分子磷光晶体掺入商用聚合物基质（如聚乙烯醇、聚丙烯酸甲酯等）的方法获得。但是，这些晶体掺杂弹性体在外加应力作用下容易发生晶体破碎或断裂，导致磷光强度和发射寿命明显降低甚至淬灭，这阻碍了其在柔性光电子领域的应用。因此，开发具有稳定力学性能和光学性能的有机室温磷光弹性材料仍然面临巨大的挑战。

图1全色有机室温磷光弹性体的制备

近日，南京邮电大学有机电子与信息显示国家重点实验室的黄维院士、赵强教授和马云教授团队将离子型室温磷光聚合物和聚乙烯醇掺杂到聚二甲基硅氧烷基体中的方法，成功制备了一系列从深蓝色到红色有机室温磷光弹性材料（图1）。这些材料在日光下具体很好的透光性，在365纳米紫外光激发后可以持续发出强烈的室温磷光，发光颜色覆盖了全可见光范围。与纯聚二甲基硅氧烷薄膜相比，这些弹性材料展示出更优异的机械性能。例如，含有发绿光聚合物的弹性材料可以拉伸到173%的原始长度，即使在大面积拉伸变形的区域，这些材料的磷光发光强度和时间衰减也非常轻微，仅略有下降到原始值的92%和84%，体现出极强的机械稳定性（图2）。即使在多达100次的拉伸循环后，其发光强度和时间衰减也仅略有下降。这种优异的机械与光学稳定性主要源自于聚合物链内部长链结构的支撑作用，有效抵抗了外力拉伸的影响。最后，团队成员研究了其在光学显示和防伪中的应用（图3）。该研究成果对于发展有机室温磷光弹性体材料具有重要的指导意义，同时也将促进这类材料在可穿戴光电器件、柔性显示和先进防伪等领域取得突破性进展。该工作以“Full-color persistent room temperature phosphorescent elastomers with robust optical properties”为题发表在国际学术期刊Nature Communications《自然·通讯》上。重点实验室黄维院士、赵强教授和马云教授为共同通讯作者，魏娟博士为论文第一作者。该工作得到国家杰出青年科学基金、国家重点研发计划、国家基础科学中心等项目资助。

图2 有机室温磷光弹性材料的光学/力学性能研究

这项工作是该团队近期关于有机室温磷光聚合物研究的最新成果之一。传统的有机晶体室温磷光材料存在制备困难、加工性能差等缺点，这些缺点极大地限制了有机室温磷光材料的应用。为了解决这些问题，该团队开发了一种利用有机膦盐单体与丙烯酰胺/丙烯酸等单体共聚的方法，制备了一系列多色、超长寿命、高量子效率、易加工的有机室温磷光聚合物（Advanced Photonics, 2022, 4(3), 035002.）。此外，该团队还提出了分子构象的刺激响应型有机室温磷光聚合物新理论，并成功实现了对这类材料的刺激响应行为的动态控制（Nature Communications, 2023, 14, 627.）。基于这些成果，该团队成功地探索了有机室温磷光聚合物在光学信息显示、防伪加密、X-射线成像等领域的应用。

图3 有机室温磷光弹性材料的光学应用

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-40193-1

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