室温超长磷光(RTP)因其持久的余辉发射、独特的激发态性质和大斯托克斯位移而备受关注,在生物成像、信息安全、防伪等领域具有广阔应用前景。然而,传统防伪材料多为单一颜色发射且难回收利用。因此,开发具有高安全性、环境友好性、耐久性、柔韧性和简单编解码机制等多重优势的防伪材料至关重要。
近日,中南民族大学超支化聚合物团队张道洪教授/许泽军副教授在刺激响应性可回收室温超长磷光(RTP)聚合物防伪领域取得了新的研究进展,研究成果以“Stimuli-Responsive Recyclable Polymers with Room-Temperature Ultralong Phosphorescence for Anti-Counterfeiting”为题发表于国际著名期刊《Advanced Functional Materials》。化材学院硕士研究生梁慧玲为论文第一作者,张道洪、许泽军与李廷成三位老师为论文通讯作者,中南民族大学为唯一通信署名单位。
本文提出一种可持续策略,仅通过水性加工即可实现水/热响应性RTP及颜色可调的可回收超长室温磷光聚合物材料。通过氢键将联苯 - 4,4’- 二磺酸(BP-2TsOH)连接到聚乙烯醇(PVA)基质中,制备的聚合物薄膜展现优异的 RTP 性能,包括长余辉(2.489 ms)和高量子产率(66.42%)。暴露于水蒸气通过破坏刚性氢键网络猝灭磷光,而 80°C 加热去除水分子并通过形成氢键网络恢复发射,证明了发光的动态、可重复开关。基质内的氢键增强了机械强度,而其水介导的可逆性赋予了刺激响应性和自修复能力。这种可逆性还允许通过水处理修复机械损伤,实现绿色回收并避免环境污染。最后,这些薄膜成功应用于数字加密、解密和信息防伪等方面,表明其在安全信息存储和传输中具有巨大实用潜力。
图1 RTP薄膜的合成过程示意图及余晖照片
图2 RTP薄膜的可逆热/水过程的照片及发光性能
图3 RTP薄膜湿度响应磷光照片、发光性能及应力-应变曲线
图4 薄膜回收流程图、应力-应变曲线及发光性能
图5 RTP薄膜可视化及防伪应用
本工作开发了一种新型刺激响应、可回收超长室温磷光(RTP)材料(BP-2TsONa@PVA)。干燥薄膜展现超长RTP(寿命2.49 ms,量子产率66.42%)。其发光可动态、可逆开关:水蒸气猝灭磷光(破坏氢键网络),加热(80°C)恢复发射(重建氢键)。通过掺杂R6G/MB染料实现多色(黄/蓝)余辉。氢键网络同时赋予材料增强的机械强度和水介导的自修复/闭环回收能力。该材料成功应用于动态信息加密,为开发可持续、环保型RTP材料提供了新途径。
张道洪教授领衔的超支化聚合物团队入选了湖北省自然科学创新群体、湖北省科技创新团队和国家民委创新团队。依托催化转化与能源材料化学教育部重点实验室和超支化聚合物合成与应用技术湖北省工程研究中心,主要围绕超支化聚合物“基础理论-关键技术-工程化与应用示范”创新链,聚焦新能源风电与汽车用关键材料以及能源存储与转化材料开展基础与应用研究。团队目前主持国家自然科学基金区域联合重点项目/面上/青年项目18项、省群体/杰青/重大/重点和企业委托项目30余项,获授权国际、国家发明专利80余件。获湖北省科学技术发明奖一等奖2项、中国石油和化学工业联合会科学技术发明奖一等奖2项。实现超支化聚合物及节能加工助剂等系列产品的产业化和建成多条生产线,为国内200余所高校和科研院所提供超支化聚合物研究类产品,为600余家国内外工程塑料加工企业供应高性能的节能加工助剂和关键技术,促进了国内高分子材料的可持续健康发展。
许泽军副教授长期从事荧光聚合物材料、动态高分子与超支化聚合物方面的研究,近年来主持国家自然科学基金项目1项和湖北省自然科学基金面上项目2项以及中央高校业务经费专项2项等。以第一作者或通讯作者在Nat. Sustain.、Adv. Funct. Mater.、Chem. Eng. J.等期刊发表研究论文50余篇,获授权发明专利 10 余件。近几年在刺激响应性荧光聚合物(Chem. Eng. J., 2025, 519, 165526;Appl. Surf. Sci., 2024, 670, 160711; Eur. Polym. J., 2024,212, 113051)领域获得了一些成果,促进了相关领域快速健康发展。
文章信息:Huiling Liang, Longzao Yang, Juan Cheng, Tingcheng Li*, Daohong Zhang*, Zejun Xu*, Stimuli-Responsive Recyclable Polymers with Room-Temperature Ultralong Phosphorescence for Anti-Counterfeiting, Advanced Functional Materials, 2025, e13575, DOI: 10.1002/adfm.202513575.
原文链接:https://doi.org/10.1002/adfm.202513575
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