尽管RTP材料在温度检测领域的应用取得了一定的进展，但仍缺乏一种简单直观的方法来可视化检测超低温。重庆理工大学杨朝龙教授课题组成功制备了一种新型的柔性交联聚合物TPTA@PU膜，该薄膜表现出长余辉、高磷光量子效率和出色的机械性能。重要的是，TPTA@PU膜表现出显著的热响应行为，在80到280 K的温度范围内，余辉颜色迅速从蓝色变为绿色，且余辉颜色的RGB值与温度之间存在正线性相关性。基于这些显著特性，该课题组利用TPTA@PU膜作为热响应元件，实现了超低温的可视化检测。这项工作有望为RTP材料在更前沿领域的应用提供更多的灵感和可能性。
作者筛选了系列氨基芳环分子制备了柔性交联聚合物薄膜。在该体系中，大量的羰基和氮原子促进了三线态激子的生成，网络结构下磷光体的运动被抑制，确保了三线态激子的稳定性（图1a）。聚合物薄膜表现出优异的耗氧特性，在紫外激发后显示出优异的发光特性，包括长的磷光寿命和高的量子产率（图1b,c）。在此基础上，作者对薄膜的光物理性质及其发光机制进行了进一步表征。薄膜表现出高的透明性，在紫外光辐照后，表现出高效的余辉发射，其寿命最长可达972.3ms，亮度最高可达1.2cdm-2（图2）。TPTA@PU薄膜的光谱强度以及寿命随温度的升高表现出明显的负相关性，证实了该薄膜的发光源自RTP而非热激活延迟荧光(TADF)。紫外辐照60s后，TPTA@PU薄膜的光谱和强度大幅度提升，这归结于紫外辐照过程中薄膜内氧气的消耗所致（图3）。
图1 柔性聚合物薄膜的制备示意图
图2 柔性RTP薄膜的光物理性质
图3 大气条件下TPTA@PU薄膜的发光机制
此外，该系列薄膜表现出优异的机械性能，其断裂伸长率约为120%，能够提取2.6kg的反应釜，最重要的是在拉伸过程中薄膜的磷光性能基本不发生改变，显示了其在大面积显示、柔性穿戴领域的潜在应用（图4）。
图4 柔性RTP薄膜的机械性能
在研究中，作者发现随着温度的升高，其TPTA@PU薄膜的余辉颜色由蓝快速变绿，在高低温下具有不同的发射中心，显示了其作为温度传感元件的潜力。如图5e所示，在80-280 K的范围内，随着温度的升高，B值下降，而R和G值增长，这与不同温度下余辉图像显示的颜色趋势一致，且G/B值与温度变化之间存在较强的线性关系（R2 ≥ 0.985）。因此，当余辉颜色作为可见指标时，RGB分析可以作为一种简单的方法用于检测温度，从而实现基于RTP薄膜材料的超低温可视化检测。
图5 TPTA@PU薄膜在超低温环境温度检测中的潜在应用
综上所述，本工作通过一种简单的策略制备了柔性聚合物RTP薄膜材料，根据薄膜所表现出的特性，实现了对超低温的可视化检测，为RTP材料的应用提供了更多的可能性。
以上相关成果以题目为“Visualization Detection of Ultralow Temperature Based on Flexible Cross–linked Polymer Systems”发表在Advanced Functional Materials上（Adv. Funct. Mater. 2024, 2416465）。论文的第一作者为重庆理工大学材料科学与工程学院硕士研究生郭凤玲，通讯作者为杨朝龙教授。该研究工作得到了国家自然科学基金、重庆市科技局、重庆市教委等项目的大力支持。
原文链接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202416465
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