作者:Thamarasee Jeewandara，Phys
（同organic）有机 磷光体和聚合物基质的分子式
TPEDB的分子式，不同醇解度的聚乙烯醇(聚乙烯醇缩丁醛50、聚乙烯醇缩丁醛67、聚乙烯醇缩丁醛100)和受控聚合物(PDDA、聚苯乙烯和聚偏氟乙烯)
学分:科学进步，doi: 10
1126/sciadv
aaz6107 基于聚合物的室温磷光材料可以通过将磷光体共价嵌入聚合物基质中来有效地开发
然而，由于低效的结合工程和耗时的共价反应，该过程在大规模上仍然具有高度的挑战性
在《科学进展》的一份新报告中，田瑞和中国化学资源工程国家重点实验室的一组科学家提出了一种可扩展的室温固化材料制备方法
他们使用硼酸改性的磷光体和多羟基聚合物基质之间的B-O点击反应
分子动力学模拟显示磷光体的有效固定导致抑制的非辐射跃迁和激活的实时荧光发射
该团队在周围环境中于20秒内完成了这些B-O点击反应，该策略引入了简易点击化学，以简化基于聚合物的室温硫化聚合材料的构建
这项研究的成功结果将允许大规模生产的室温硫化材料在工业上
基于聚合物的室温磷光材料由于具有良好的柔韧性、可拉伸性和低成本等诸多优点，在过去的几十年中受到了柔性有机电子领域越来越多的关注
研究人员也观察到了聚合物基室温硫化材料合成在过去的巨大进步
材料合成的两个主要类别包括在聚合物本身的主链中具有磷光体的非掺杂聚合物材料和嵌入在聚合物基质中以形成掺杂的室温固化聚合物的第二类磷光体
由于聚合物基质抑制磷光体的非辐射转变以激活实时传输协议的产生，掺杂的材料可以构建有效的实时传输协议聚合物材料
现有的掺杂的实时传输协议材料是通过非共价相互作用(即
e
静电相互作用或范德华力),尽管这种相互作用形成了导致相分离的无方向性的弱连接
共价交联可以通过形成强的碳氧碳相互作用来克服这些缺陷
点击化学工程室温磷光材料 基于聚合物的室温磷光的示意图
硼酸磷光体与含羟基聚合物的硼氧点击反应简易大规模制备室温磷光体
学分:科学进步，doi: 10
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aaz6107 在这项工作中，田等人
引入了一种灵活的无催化剂点击反应来合成共价连接的磷聚合物室温磷光材料
在环境条件下，他们在20秒内通过四苯基乙烯-二硼酸分子和聚乙烯醇基质之间的强B-O共价键构建了这种高效材料
基于能量上有利的点击反应，研究小组通过点击定制来调节B-O共价键的数量，以有助于强的实时荧光强度和高达768的长寿命
6毫秒来形成热塑性双掺聚乙烯醇聚合物材料
然后用从头算分子动力学()模拟，田等
将高效磷光的特性归功于抑制分子旋转和限制TPEDB的非辐射跃迁
该策略提供了一个大规模的平台，为实际应用制造和产业化高效的聚合物基室温硫化材料
荧光和酸碱度结果显示一个共价B-O点击反应，随后形成一个灵活的实时聚合物材料
研究小组用扫描电子显微镜和原子力显微镜研究了所得聚合物的形态
他们获得了厚度为27米的均匀和连续的材料表面，并用能量色散x光光谱(EDX)进行了元素分析，以绘制和检测出预期的硼、氧和碳元素的均匀分散
结果表明，荧光粉与聚合物基体之间有良好的结合，形成了热塑性双掺聚乙烯醇聚合物
表征材料结构和调节共价键 聚对苯二甲酸乙二醇酯-聚乙烯醇聚合物材料的发光行为
聚乙烯醇聚合物材料的荧光激发(黑色)、发射(蓝色)和实时荧光发射(绿色)光谱
(二)在365纳米紫外线照射下，以及在紫外线照射消除后不同时间间隔，聚乙烯醇聚合材料的照片
图片来源:田瑞(第一作者)，北京化工大学
(3)不同含量的聚乙烯醇聚合物的室温固化强度
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aaz6107 田等
记录TPEDB-PVA材料的发光光谱，获得持续寿命为4
5纳秒和768
分别为6毫秒
为了研究这种材料的室温磷光的起源，研究小组在石英玻璃上滴加了三种材料:三聚氰胺、聚乙烯醇和三聚氰胺-X%聚乙烯醇
原始的热塑性双包层材料显示出微弱的室温磷光发射，而聚乙烯醇的加入促进了室温磷光性能，表明聚乙烯醇作为基质激活热塑性双包层磷光的作用
当聚乙烯醇达到60毫克时，科学家们获得了聚合材料的最强的室温固化强度，并确定了热塑性弹性体的最佳含量为0
08毫克的热塑性双马来酰亚胺-聚乙烯醇混合聚合物
进一步的实验研究了共价键的优势，以显示羟基和硼酸基团在该装置中形成稳定的共价键对于有效的室温固化材料的必要性
由于TPEDB和PVA之间的共价交联对磷光很重要，研究小组应用不同程度的醇解(或水解)来调节共价键并验证推测
他们注意到随着聚乙烯醇醇解度的增加，磷光和荧光性能增加
该小组进行了x光衍射(XRD)测量，并验证了两种成分之间的相互作用(TPEDB和聚乙烯醇)在不同程度的醇解，随后进行了傅里叶变换红外(FTIR)测量，以观察对应于聚合物中硼氧键的预期特征峰
聚乙烯醇中羟基数量的增加为系统中共价键和氢键的形成提供了连接基团，为限制磷光体和激活磷光体创造了有利的环境
理解聚合材料背后的机理 左图:聚乙烯醇不同醇解度的热塑性双马来酰亚胺-聚乙烯醇高分子材料的发光性能
(甲)荧光发射，(乙)磷光发射光谱，和(丙)热塑性二乙撑二乙撑二乙撑二乙撑二乙撑二乙撑二乙撑二乙撑二乙撑二乙撑二乙撑二乙撑二乙撑二乙撑二乙撑二乙撑二乙撑二乙撑二乙撑二乙撑二乙撑二乙撑二
聚乙烯醇的醇解度在87%、92%至98%之间，插图显示了热塑性聚酯二醇缩丁醛-聚乙烯醇缩丁醛-聚乙烯醇缩丁醛聚合材料(黑色)和仪器参考(蓝色)的辐射曲线
右图:聚乙烯醇聚合物材料的结构研究
聚乙烯醇聚合物材料的XRD图谱和红外光谱
聚乙烯醇的醇解度为72%、87%、92%至98%
a
u
，任意单位
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aaz6107 为了理解B-O点击反应，磷光的起源及其通过磷光体共价定位的增强，科学家们进行了密度泛函理论计算
他们计算出点击反应的吉布斯自由能变化为-1
017电子伏，这表明该反应具有超快反应速率的能量优势
他们计算了TPEDB和PVA的基态、第一个单重激发态和第一个三重激发态的能级，结果显示了来自TPEDB的磷光的起源，而PVA形成了一个非发射性的聚合物基质来稳定分子
田等
还进行了AIMD(从头算分子动力学)模拟，以操纵TPEDB-聚合物材料的结构、组成和取向，并了解它们对磷光的影响
聚对苯二甲酸乙二醇酯-聚乙烯醇高分子材料的应用 研究小组随后研究了热塑性双马来酰亚胺-聚乙烯醇聚合物材料的潜在应用、它们的溶解性和稳定性
在60摄氏度下，聚合物在两分钟内完全溶解，这是由于在B-O点击反应后组成的羟基，而溶解物质的荧光减弱
他们研究了材料在紫外辐射下的光稳定性，这是由于聚乙烯醇基质对热塑性弹性体提供了保护
基于溶液处理能力和良好的光稳定性，该团队认为该聚合物是构建光电子聚合物材料的潜在候选材料
他们在实验室的培养皿中制备了具有不同半径的可伸缩聚合材料，并通过编码编号ers对聚合物进行数据加密，编号ers在紫外激发后显示为强烈的青色荧光
他们在经过不同程度的醇解后，在热塑性双马来酰亚胺-聚乙烯醇聚合物上实现了一种加密方法，并操纵其组成来创建一个防伪安全链接
作为概念验证，他们将数字“1 2 3”图案化在聚乙烯醇基底上，在紫外线照射下观察它们，通过简单的点击反应创建了一个强大的防伪和数字编码工具
热塑性双马来酰亚胺-聚乙烯醇室温硫化聚合材料的实用性
(一)在水中的溶解度(插图显示了在紫外线照射下拍摄的照片)[照片信用:田瑞(第一作者)，北京化工大学]，(二)在紫外线照射下的光稳定性，(三)可伸缩制备的热塑性双马来酰亚胺-聚乙烯醇聚合材料的照片(半径为0
5, 1
0和2
5cm)[照片信用:徐琪(合著者)，北京化工大学]，(D)依赖于寿命的数据加密，和(E)由TPEDB墨水在紫外照射下和之后在聚乙烯醇上写的数字编码
学分:科学进步，doi: 10
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aaz6107 通过这种方式，田瑞和他的同事提出了一种高效的聚合物基室温硫化材料，采用了一步点击化学策略
他们通过硼氧共价键的数量来调节室温固化的性能
简单、高效和可扩展的制备技术将为创新的工程方法构建聚合物室温硫化材料开辟新的可能性
成功开发的实时传输协议材料结构将在数据安全方面有许多应用，并且作为发光器件，有可能在不同的实时传输协议材料之间扩展策略
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