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深圳先進(jìn)院/電子材料院朱朋莉、毛竹等 AOM：動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵構(gòu)筑的形狀記憶、自修復(fù)、可回收和全色發(fā)光的超長有機(jī)磷光類玻璃體材料
2022-09-24  來源：高分子科技

  超長有機(jī)磷光(UOP)高分子材料在光電子、生物成像和信息加密等領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。然而，具有可變機(jī)械強(qiáng)度、自修復(fù)和優(yōu)良加工性能的UOP材料仍然是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。


  近日，深圳先進(jìn)電子材料國際創(chuàng)新研究院朱朋莉研究員、毛竹副研究員課題組和中山大學(xué)池振國教授課題組聯(lián)合提出通過在類玻璃體材料中摻雜不同磷光體，實(shí)現(xiàn)高分子材料UOP的同時(shí)賦予其形狀記憶、自修復(fù)、可回收等性能。在室溫條件下，這類非晶態(tài)聚合物的磷光壽命可達(dá)1.75 s；此外，該超長有機(jī)磷光體系浸泡于水中4周后仍可表現(xiàn)出良好的發(fā)光性能。此研究為多功能超長有機(jī)磷光體系的構(gòu)建及應(yīng)用提供了一種簡便、高效、經(jīng)濟(jì)的策略。近期，相關(guān)工作以“Shape-Memorable, Self-Healable, Recyclable, and Full-Color Emissive Ultralong Organic Phosphorescence Vitrimers with Exchangeable Covalent Bonds”為題在Advanced Optical Materials上在線發(fā)表。 


圖1 選擇不同結(jié)構(gòu)的固化劑構(gòu)建具有不同彈性模量的類玻璃體材料，同時(shí)摻雜的不同磷光體使體系具有藍(lán)色、綠色、黃色和紅色的超長室溫磷光。 


圖2 室溫下環(huán)氧樹脂/酸酐體系在365 nm激光照射后的磷光照片、穩(wěn)態(tài)光譜和延遲磷光光譜。


  摻雜不同磷光體的環(huán)氧樹脂/酸酐體系在365 nm激發(fā)后，可分別表現(xiàn)出藍(lán)、綠、黃、紅四種顏色，其中肉眼可觀察到的藍(lán)色磷光可達(dá)22 s。通過延遲磷光光譜和磷光壽命光譜測得藍(lán)色磷光的主峰位于480 nm左右，磷光壽命為1.75 s；綠色磷光的主峰位于530 nm左右，磷光壽命為1.38 s；測得黃色磷光的峰位于535 nm和570 nm左右，磷光壽命為1.33 s；測得紅色磷光的主峰位于610 nm左右，磷光壽命為0.36 s。這種超長有機(jī)磷光表明環(huán)氧樹脂/酸酐體系類玻璃體材料良好的剛性環(huán)境有效的抑制了激發(fā)態(tài)分子的振轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，有利于超長有機(jī)磷光材料的制備。 


圖3 選擇不同的固化劑體系調(diào)整超長有機(jī)磷光類玻璃體材料的拉伸性能。


  選擇不同的固化劑可賦予類玻璃體材料不同的機(jī)械性能、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度等，調(diào)整這些性能可滿足超長有機(jī)磷光類玻璃體材料在不同方向的應(yīng)用需求。環(huán)氧樹脂/酸酐體系摻雜DPCz、TMPA、HDCz和PyB后的模量分別為1113.65、1222.69、1157.01和991.06 MPa；而環(huán)氧樹脂/癸二酸體系分別為2.05、1.01、4.67和1.59 MPa。二者之間的機(jī)械性能發(fā)生了明顯的變化，主要原因是柔性基團(tuán)的引入改變了固化體系的剛性，使體系由脆性材料轉(zhuǎn)變?yōu)閺椥泽w，擴(kuò)大了超長有機(jī)磷光類玻璃體材料的潛在應(yīng)用。 


圖4 超長有機(jī)磷光類玻璃體材料的形狀記憶、自修復(fù)、可回收性能。


  環(huán)氧樹脂/癸二酸體系Tg比較低（29.63 °C ～ 36.98 °C），有利于低溫塑形，扭轉(zhuǎn)得到螺旋形狀的類玻璃體材料室溫下即可恢復(fù)到原始狀態(tài)，升高溫度可加速其恢復(fù)速度，前后材料的磷光性能不發(fā)生變化，表明了體系具有形狀記憶功能。此外，經(jīng)過熱壓，超長有機(jī)磷光類玻璃體在保持良好發(fā)光性能的同時(shí)表現(xiàn)出良好的自修復(fù)、可回收性能，為可多次使用的超長有機(jī)磷光材料發(fā)展奠定基礎(chǔ)。


  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202201558

  下載：Shape-Memorable, Self-Healable, Recyclable, and Full-Color Emissive Ultralong Organic Phosphorescence Vitrimers with Exchangeable Covalent Bonds

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