力響應發(fā)光材料是在外力作用下發(fā)光性質(zhì)產(chǎn)生明顯變化的一類重要智能材料。這類智能發(fā)光材料在形變或應力傳感、損傷預警、信息存儲以及發(fā)光器件等領(lǐng)域具有巨大的應用前景。壽命超過100 ms的有機超長室溫磷光(persistent room temperature phosphorescence,pRTP)可以有效避免短壽命背景光的干擾,具有比熒光更高的信噪比,在防偽加密和生物成像領(lǐng)域展現(xiàn)了良好的應用效果。然而關(guān)于該類材料的力刺激響應性僅有零星報道。由于來自三重態(tài)激子輻射躍遷的磷光通常是在晶體狀態(tài)下實現(xiàn)的,大多數(shù)有機pRTP體系通常會因為外力作用導致晶體損傷,從而使磷光嚴重減弱甚至猝滅,是一個On-Off的響應,不利于實際應用。而且材料通常需要重結(jié)晶或熱熔工藝才能進行下一個力響應循環(huán),缺乏可逆性。因此,開發(fā)原位可逆的力刺激誘導或增強磷光材料,是有機發(fā)光材料領(lǐng)域一個巨大挑戰(zhàn)。
2024年10月28日,論文以“In-situ Reversible and Robust Mechano-responsive Ultralong Phosphorescence of Polyurethane Elastomer”為題目發(fā)表在Advanced Materials上,論文的第一單位為中山大學材料科學與工程學院,第一作者為材料科學與工程學院2024級博士研究生陳錦正,通訊作者為中山大學材料科學與工程學院黃華華副教授和化學學院楊志涌教授。河南大學陳永明教授、五邑大學池振國教授和中山大學翟文濤教授對本工作的完成給予了重要的指導和幫助。
圖1. TpNP和PU的化學結(jié)構(gòu)、相互作用及電子躍遷示意圖。
圖2. TpNP0.5@PU51復合膜隨伸長率變化的余輝照片、磷光光譜、強度衰減曲線、亮度值、量子產(chǎn)率以及磷光強度(或壽命)與應力應變曲線的疊加圖。
圖3. TpNP0.5@PU51復合膜在第二個拉伸循環(huán)時磷光強度與應力應變曲線的疊加圖、保持400%伸長率24小時和循環(huán)拉伸加載/卸載500次的磷光強度變化圖、原位廣角X射線衍射、紅外光譜以及不同硬段含量PU作為基質(zhì)在400%伸長率下的磷光光譜。
圖4. 不同Tp型分子的結(jié)構(gòu)、力響應余輝圖片、磷光光譜以及與PU基質(zhì)的能級分布圖。
圖5. 力致磷光增強復合彈性體在應力傳感和人體動作捕捉領(lǐng)域的應用展示。
圖6. 力致磷光增強復合彈性體在微裂紋和應力集中檢測、信息加密領(lǐng)域的應用展示。
鏈接地址:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adma.202409642
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