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云南大學邱立課題組、科羅拉多大學張偉課題組 ACS Materials Lett.:可修復、可回收的AIE活性聚亞胺熒光薄膜
2023-08-10  來源:高分子科技

  固態有機熒光材料在光電器件、傳感、數據存儲和編碼等方面具有廣闊的應用前景。AIE活性聚合物,即具有聚集誘導發光效應的聚合物在固態下發光能力強,在上述應用中表現出高發射效率、結構可定制以及良好的可加工性等優點。目前大多數AIE活性聚合物為熱塑性材料,機械強度較弱,在高溫下(如光電應用)會進一步受損,對其性能產生負面影響并縮短其使用壽命。同時,聚合物往往難以降解,對環境產生較大的影響。因此,制備環?山到猓揖哂休^良好力學性能的AIE活性聚合物具有重要意義。


圖1 AIE活性PI熒光薄膜(TPE-PIs)的制備與組成


  近期,云南大學邱立課題組和美國科羅拉多大學張偉課題組將AIE結構單元TPE通過共價鍵的方式引入至聚亞胺PI中,成功獲得了具有優異發光性能的熱固性薄膜材料TPE-PIs(圖1)。研究表明,TPE-PIs不僅具備良好的發光性能(圖2a)和機械性能(圖2b),而且還繼承了PI vitrimer(類玻璃高分子)的優點(可再加工性、延展性和可回收性,圖3)。與 T1-PI 中的側鏈相比,TPE 單元共價連接到聚合物主鏈(即 T2-PI)時表現出比純PI更大的熒光和機械性能增強效果。有意思的是,水或殘留溶劑的存在通常不利于樣品光物理性能的穩定性。然而,對于TPE-PIs而言,具有氫鍵形成能力的溶劑比如水能有效增強其發光強度而不犧牲其穩定性,因此TPE-PIs在水下應用方面表現出巨大的潛力(圖2c,d)。該工作以“Rehealable and Recyclable Aggregation-Induced Emission (AIE)-Active Luminescent Vitrimers”為題發表在《ACS Materials Lett》上(ACS Materials Lett. 2023, 5, 2348?2354)。文章第一作者是云南大學李睿洋碩士研究生。該研究得到國家自然科學基金委的支持。 


圖2 PI與TPE-PIs的光學(a)和機械(b)性能;T2-PI-2 在水下照明領域的應用(c)以及T2-PI在12 M NaCl水溶液中浸泡1 h前后的量子產率(d)。
 

圖3 TPE-PI熒光薄膜的修復與回收性能

  該工作是團隊近期關于動態共價聚合柔性(復合)材料光電應用研究的最新進展之一。利用亞胺鍵的可逆特性,團隊成功制備了以碳納米管為導電增強相的聚亞胺復合材料,所得材料表現出很好的延展性、修復性、可回收性和導電性,這一特點可為開發低成本及環境污染小的柔性電子器件提供了很好的思路,在此基礎上,進一步對導電增強相和聚亞胺骨架進行改性,分別獲得了具有更高導電性和更好機械性能的復合材料,為聚亞胺材料適應不同應用場景提供了良好的實驗基礎(Chin. Chem. Lett., 2023, 34, 107363;Chinese J. Chem., 2023, 41, 2125-2131;ACS Appl. Electron. Mater. 2021, 3, 3, 1178;Mater. Adv. 2021, 2, 4333-4338;ACS Appl. Nano Mater. 2020, 3, 5, 4845)。


  原文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsmaterialslett.3c00730

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