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云南大學(xué)邱立課題組、科羅拉多大學(xué)張偉課題組 ACS Materials Lett.：可修復(fù)、可回收的AIE活性聚亞胺熒光薄膜

2023-08-10 來源：高分子科技

關(guān)鍵詞：可修復(fù) 可回收 AIE活性聚亞胺熒光薄膜類玻璃高分子

固態(tài)有機(jī)熒光材料在光電器件、傳感、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和編碼等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。AIE活性聚合物，即具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光效應(yīng)的聚合物在固態(tài)下發(fā)光能力強(qiáng)，在上述應(yīng)用中表現(xiàn)出高發(fā)射效率、結(jié)構(gòu)可定制以及良好的可加工性等優(yōu)點(diǎn)。目前大多數(shù)AIE活性聚合物為熱塑性材料，機(jī)械強(qiáng)度較弱，在高溫下（如光電應(yīng)用）會(huì)進(jìn)一步受損，對(duì)其性能產(chǎn)生負(fù)面影響并縮短其使用壽命。同時(shí)，聚合物往往難以降解，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生較大的影響。因此，制備環(huán)保可降解，且具有較良好力學(xué)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(xué)邱立課題組和美國(guó)科羅拉多大學(xué)張偉課題組將AIE結(jié)構(gòu)單元TPE通過共價(jià)鍵的方式引入至聚亞胺PI中，成功獲得了具有優(yōu)異發(fā)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(fā)光性能（圖2a）和機(jī)械性能（圖2b），而且還繼承了PI vitrimer（類玻璃高分子）的優(yōu)點(diǎn)（可再加工性、延展性和可回收性，圖3）。與 T1-PI 中的側(cè)鏈相比，TPE 單元共價(jià)連接到聚合物主鏈（即 T2-PI）時(shí)表現(xiàn)出比純PI更大的熒光和機(jī)械性能增強(qiáng)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(wěn)定性。然而，對(duì)于TPE-PIs而言，具有氫鍵形成能力的溶劑比如水能有效增強(qiáng)其發(fā)光強(qiáng)度而不犧牲其穩(wěn)定性，因此TPE-PIs在水下應(yīng)用方面表現(xiàn)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(fā)表在《ACS Materials Lett》上（ACS Materials Lett. 2023, 5, 2348?2354）。文章第一作者是云南大學(xué)李睿洋碩士研究生。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委的支持。

圖2 PI與TPE-PIs的光學(xué)（a）和機(jī)械（b）性能；T2-PI-2 在水下照明領(lǐng)域的應(yīng)用（c）以及T2-PI在12 M NaCl水溶液中浸泡1 h前后的量子產(chǎn)率（d）。

圖3 TPE-PI熒光薄膜的修復(fù)與回收性能

該工作是團(tuán)隊(duì)近期關(guān)于動(dòng)態(tài)共價(jià)聚合柔性（復(fù)合）材料光電應(yīng)用研究的最新進(jìn)展之一。利用亞胺鍵的可逆特性，團(tuán)隊(duì)成功制備了以碳納米管為導(dǎo)電增強(qiáng)相的聚亞胺復(fù)合材料，所得材料表現(xiàn)出很好的延展性、修復(fù)性、可回收性和導(dǎo)電性，這一特點(diǎn)可為開發(fā)低成本及環(huán)境污染小的柔性電子器件提供了很好的思路，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)導(dǎo)電增強(qiáng)相和聚亞胺骨架進(jìn)行改性，分別獲得了具有更高導(dǎo)電性和更好機(jī)械性能的復(fù)合材料，為聚亞胺材料適應(yīng)不同應(yīng)用場(chǎng)景提供了良好的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)（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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（責(zé)任編輯：xu）

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