柔性室温磷光材料在光电领域、可穿戴电子设备和柔性传感器方面展现出广阔的应用前景。通过在聚合物基质中引入溶剂可以赋予材料良好的拉伸性能，是提高其柔性的有效策略，然而，溶剂环境往往会加剧分子运动，使得三线态激子发生非辐射衰减进而淬灭磷光。因此，构筑强韧、可拉伸以及长寿命的柔性室温磷光材料仍然具有挑战性。近期，
兰州大学唐瑜、吕少瑜教授团队
通过将两性发色团掺杂进聚丙烯酸
(PAA)
的离子凝胶中，实现了兼具强韧、可拉伸和长寿命的室温磷光柔性材料的构筑。值得指出的是，该工作以动态热机械分析
(DMA)
作为桥梁，建立了离子凝胶的机械性能与光物理性能的联系，这类似于人脑接收触觉与视觉信号进而对物体产生认知。该工作为设计开发新型柔性室温磷光材料提供了有效途径，为揭示其机械性能与磷光性能的关系提供了新的视角。
图
1.
通过玻璃态离子凝胶构筑强韧、可拉伸以及长寿命的柔性室温磷光材料，并利用
DMA
将其机械性能与光物理性能进行关联
作者
以聚丙烯酸
(PAA)
为聚合物基质、氯取代两性喹啉
(QCl)
为发色团、咪唑基离子液体为溶剂，合成了一系列离子凝胶，重点研究了离子液为
1-
乙基
-3-
甲基咪唑鎓对甲苯磺酰盐
(TsO)
的离子凝胶
(PAA-TsO)
。结果显示，
PAA-TsO (125)
显示出
13.69%
的量子产率、
255 MPa
的杨氏模量、
39.6 MJ/m
3
的韧性。将其从应变
0%
拉伸至
200%
时，其磷光寿命仅有微小的降低
(137.50 ms
至
125.20 ms)
。
作者探索了离子凝胶的作用机制，并利用
DMA
研究了聚合物链段的运动程度，建立了离子凝胶的机械性能与磷光寿命的关系。结果显示，在
257-297 K
的温度范围内，聚合物链段处于玻璃态，离子凝胶强韧、磷光寿命
>
100 ms
；当温度超过
297 K (
链段开始运动的温度
)
，离子凝胶可拉伸，但磷光寿命降低
(~20 ms
<
τ
<
100 ms)
；当温度超过
317 K (
玻璃化转变温度
)
，链段运动加剧，离子凝胶弹性增强，磷光寿命急剧降低
(
<
20 ms)
。
图
2.
通过
DMA
将离子凝胶的机械性能与光物理性能进行关联
这一关系的建立有利于离子凝胶的设计及其在高、低温等特殊环境的应用，如降低离子液含量，提高其玻璃化转变温度，即可实现离子凝胶在高温
(> 347 K)
下的磷光；引入柔性单体，降低其玻璃化转变温度，即可实现离子凝胶在低温
(< 277 K)
下的磷光，且离子凝胶在高温及低温下均可拉伸。基于离子凝胶内的动态相互作用，离子凝胶在形状记忆与形状重塑方面也具有广阔的应用前景。
图
3.
离子
凝胶在信息加密、极端环境以及形状记忆与重塑方面的应用
该工作提出
了一种
强韧、可拉伸和
长寿命
室温
磷光
离子
凝胶的设计策略
，揭示了其机械性能与光物理性能之间的关系
，有望
拓展室温
磷光材料
在柔性领域的应用
。
相关成果近期以“
Mechanics-Photophysics Correlation in Tough, Stretchable and Long-Lived Room Temperature Phosphorescence Ionogels Deciphered by Dynamic Mechanical Analysis
”为题发表在
Angewandte Chemie International Edition
上。论文被选为
VIP(Very Important Paper)
。兰州大学博士生
杨熙鹏
为本文的第一作者，兰州大学
吕少瑜
教授和
唐瑜
教授为文章的共同通讯作者，该工作得到了国家自然科学基金、
111
引智计划、甘肃省重点研发计划以及中央高校基本科研业务费的支持。
原文链接：
https://doi.org/10.1002/anie.202419114
相关进展
兰州大学吕少瑜、卞凤玲 AFM：水下长寿命室温磷光水凝胶
兰州大学吕少瑜教授团队 Adv. Sci.：颜色可调的非芳香族聚合物基室温磷光材料
陇南师范高等专科学校张少飞副教授与兰州大学柳明珠、吕少瑜教授课题组合作在多臂肽类树状大分子用于双重靶向溶血栓方面取得新进展
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