力响应发光材料是在外力作用下发光性质产生明显变化的一类重要智能材料。这类智能发光材料在形变或应力传感、损伤预警、信息存储以及发光器件等领域具有巨大的应用前景。寿命超过100 ms的有机超长室温磷光(persistent room temperature phosphorescence,pRTP)可以有效避免短寿命背景光的干扰,具有比荧光更高的信噪比,在防伪加密和生物成像领域展现了良好的应用效果。然而关于该类材料的力刺激响应性仅有零星报道。由于来自三重态激子辐射跃迁的磷光通常是在晶体状态下实现的,大多数有机pRTP体系通常会因为外力作用导致晶体损伤,从而使磷光严重减弱甚至猝灭,是一个On-Off的响应,不利于实际应用。而且材料通常需要重结晶或热熔工艺才能进行下一个力响应循环,缺乏可逆性。因此,开发原位可逆的力刺激诱导或增强磷光材料,是有机发光材料领域一个巨大挑战。
2024年10月28日,论文以“In-situ Reversible and Robust Mechano-responsive Ultralong Phosphorescence of Polyurethane Elastomer”为题目发表在Advanced Materials上,论文的第一单位为中山大学材料科学与工程学院,第一作者为材料科学与工程学院2024级博士研究生陈锦正,通讯作者为中山大学材料科学与工程学院黄华华副教授和化学学院杨志涌教授。河南大学陈永明教授、五邑大学池振国教授和中山大学翟文涛教授对本工作的完成给予了重要的指导和帮助。
图1. TpNP和PU的化学结构、相互作用及电子跃迁示意图。
图2. TpNP0.5@PU51复合膜随伸长率变化的余辉照片、磷光光谱、强度衰减曲线、亮度值、量子产率以及磷光强度(或寿命)与应力应变曲线的叠加图。
图3. TpNP0.5@PU51复合膜在第二个拉伸循环时磷光强度与应力应变曲线的叠加图、保持400%伸长率24小时和循环拉伸加载/卸载500次的磷光强度变化图、原位广角X射线衍射、红外光谱以及不同硬段含量PU作为基质在400%伸长率下的磷光光谱。
图4. 不同Tp型分子的结构、力响应余辉图片、磷光光谱以及与PU基质的能级分布图。
图5. 力致磷光增强复合弹性体在应力传感和人体动作捕捉领域的应用展示。
图6. 力致磷光增强复合弹性体在微裂纹和应力集中检测、信息加密领域的应用展示。
链接地址:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adma.202409642
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