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南京大學李承輝教授團隊 Angew：從動態化學出發得到的可回收室溫穩定有機超長磷光聚合物

2023-04-01 來源：高分子科技

目前，室溫磷光(Room Temperature Phosphorenscence, RTP)聚合物材料因其質量輕、柔韌性好、易加工等優點被廣泛應用于智能響應、多重防偽加密等領域。但是，由于聚合物網絡中的柔性高分子鏈不利于抑制三重態激子的非輻射衰變，并且體系中較弱的分子間相互作用對外界氧氣、水分等因素具有較高的敏感性，從而會導致本征型RTP聚合物材料的余輝在室溫條件下持續時間短且容易被淬滅等問題。

近日，南京大學李承輝教授課題組為解決以上問題，從獨特的動態化學角度出發，利用硼酸酯動態鍵以及配位鍵與環氧樹脂相結合，通過本征型化學手段得到了一種兼具可回收、再加工和形狀記憶功能的超長室溫有機磷光聚合物材料(圖1a)。由于聚合物網絡當中的動態B–N配位鍵可以在外力作用下發生可逆斷裂，有效耗散外界能量，所以與普通共價交聯的環氧樹脂相比，該環氧聚合物的韌性得到了明顯提升(12.26 MJ m^-3) (圖1b和c)。其中高度交聯的聚合物網絡可以有效抑制體系當中的三重態激子非輻射衰變，抵抗外界因素(如氧氣、水分等)的入侵，該材料在室溫下展現出了超長的磷光壽命(τ=540.4 ms)，其藍綠色余輝可以在室溫環境中持續8 s以上。并且該材料展現了出色的穩定性，即使在水中或其它溶劑中浸泡長達三個月，其室溫磷光性能也不會明顯下降（圖2）。

圖1. (a) 有機磷光聚合物的合成路線及其網絡結構示意圖; (b) 聚合物材料力學拉伸曲線； (c) 配位鍵增韌機理示意圖。

圖2. 聚合物材料的磷光性能表征及多種應用展示。

聚合物體系中大量動態硼酸酯鍵、B–N配位鍵和氫鍵的存在，賦予了材料優異的形狀記憶、可加工和可降解性能。樣品被循環加工多次之后，其力學性能和RTP性質依然沒有明顯衰減（圖3）。該工作進一步將聚合物材料的形狀記憶功能與其熒光和磷光性質進行巧妙結合，展示了該材料在仿生模擬、信息防偽、多重加密、圖案擦除等方面的實際應用（圖4）。該工作基于動態化學的設計策略和合成手段為后續開發多功能室溫磷光聚合物材料提供了一種新思路。

圖3. 聚合物材料的動態性質和可加工性能表征。

圖4. 聚合物材料的形狀記憶功能及與RTP功能的聯用展示。

該工作近期以“Tough, Reprocessable and Recyclable Dynamic Covalent Polymers with Ultrastable Long-Lived Room-Temperature Phosphorescence”為題發表在《Angewandte Chemie International Edition》上（DOI: 10.1002/anie.202301993）。文章第一作者為南京大學博士研究生趙梓含，李承輝教授為通訊作者，特別感謝南京大學左景林教授、鄭佑軒教授、南京工業大學安眾福教授給予的幫助和指導！

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/anie.202301993

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（責任編輯：xu）

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