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  溫敏熒光聚合物是指熒光強度或波長隨溫度變化而發生顯著變化的新型功能聚合物材料，可廣泛應用于智能器件、記憶材料等領域。已報道的溫敏熒光聚合物主要集中于水溶性聚合物，如聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)，利用PNIPAM水溶液的溫度響應實現聚合物材料熒光的溫敏特性。然而，聚合物材料大多以固體形態使用，開發新型溫敏熒光聚合物本體材料具有重要意義。

  基于以上背景，中山大學材料科學與工程學院梁國棟教授課題組將結晶-熔融相轉變引入溫敏熒光聚合物本體材料的設計之中。通過聚合物的結晶-熔融轉變實現聚合物本體的溫敏特性，采用后修飾的方法在聚合物鏈中引入聚集誘導發光(AIE)生色團，合成了聚集誘導發光基團修飾的結晶性聚酯材料PCB-TPE，對PCB-TPE的熒光-溫度響應行為進行了系統研究。

  PCB-TPE在良溶劑(THF)中熒光很弱，但在劣溶劑(水)中發射藍色熒光，表現為典型的AIE特性。

圖1. PCB-TPE在不同THF/H2O溶劑比例下的(a)熒光譜圖和(b)熒光強度值隨水含量的變化關系圖

  該聚合物在溫度為-10~60 °C的區間內具有肉眼可見的熒光強度變化。升溫過程中(圖2)，熒光強度隨溫度的升高而下降，-10 °C下熒光強度為60 °C下的35倍。在低溫下，聚合物結晶，AIE生色團的分子內運動受到限制，熒光強度高；溫度升高后，聚合物晶體熔融，分子鏈運動能力增強、自由體積增加，AIE生色團的分子內運動逐步“解凍”，消耗了激發態能量，導致聚合物熒光強度顯著下降。

圖2. 升溫過程中(a)熒光光譜和(b)DSC曲線及470 nm處熒光強度隨溫度變化關系圖

  降溫過程中材料的熒光變化趨勢正好與升溫過程相反(圖3)。當溫度低于結晶溫度，聚合物開始結晶、分子鏈運動能力下降、自由體積減少，AIE生色團的分子內運動逐漸受限，熒光強度逐漸增強。對比DSC曲線和熒光強度變化曲線，熒光強度變化的溫度范圍(-10~60 °C)遠大于該聚合物的熔程區間，說明結晶性熒光聚合物的熒光-溫度響應行為不僅僅受結晶行為的影響，還受黏度、濃度效應等因素的影響。

圖3. 降溫過程中(a)熒光光譜和(b)DSC曲線及470 nm處熒光強度隨溫度變化關系圖

  吳嘉龍博士研究生是該論文的第一作者，秦瑋研究員和梁國棟教授為通訊作者。該項工作得到國家自然科學基金(基金號:21374136)的資助以及中央高校基本科研業務費專項資金資助(編號:17lgjc03和18lgpy04)。

  該工作即將發表于Chinese Journal of Polymer Science 2019年第4期 "AIE Polymer"專輯。

  論文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s10118-019-2201-8