光開關(guān)熒光聚合物通常是將光開關(guān)熒光團結(jié)合到聚合物中制備得到，憑借其表現(xiàn)出可逆的熒光切換、高開關(guān)比、高亮度、快速的光響應(yīng)和出色的光開關(guān)循環(huán)等特性以及光觸發(fā)機制顯示出遠程和非接觸控制等的優(yōu)勢，在信息存儲、防偽、數(shù)據(jù)加密和邏輯門等方面得到了廣泛的應(yīng)用。
目前開發(fā)出的眾多光開關(guān)熒光聚合物體系，主要分為納米粒子、薄膜、水凝膠等。然而，納米顆粒由于其獨立的納米結(jié)構(gòu)而具有較差的力學性能，在制備得到納米粒子后，需要結(jié)合到聚合物基質(zhì)中才能制成器件使用，這無疑增加了材料制備的難度。而薄膜和水凝膠雖然可以形成固體器件，但是在苛刻的水下環(huán)境中大多存在著穩(wěn)定性較差，抗污能力弱、自愈效率低等問題。這些問題嚴重制約了水下光開關(guān)超分子熒光聚合物的實際應(yīng)用和發(fā)展。
據(jù)此，湖南科技大學陳建教授聯(lián)合電子科技大學崔家喜教授等針對于目前基于光響應(yīng)熒光材料難以在苛刻的水下環(huán)境中應(yīng)用的問題，開發(fā)了一種用于水下防偽的高彈性自愈光開關(guān)超分子熒光聚合物(PSFPs)，用于制備水下防偽標簽和信息加密應(yīng)用。首先，PSFPs在經(jīng)過不同波長的紫外光交替照射可實現(xiàn)多態(tài)熒光變化。具體表現(xiàn)為PSFPs在起始狀態(tài)下是無熒光的狀態(tài)，當用254 nm紫外光和460 nm可見光的交替照射，聚合物膜可實現(xiàn)無熒光和紅色熒光之間的可逆切換；當用254 nm紫外光配合525 nm可見光照射，聚合物膜從無熒光狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色熒光狀態(tài)，接著用460 nm可見光照射，則會回復至起始的無熒光狀態(tài)，實現(xiàn)無熒光和綠色熒光之間的可逆切換；當處于紅色或綠色熒光狀態(tài)時，利用365 nm紫外光以及525 nm可見光交替照射，則可實現(xiàn)紅、綠色熒光的可逆切換。其次，由于聚合物基質(zhì)中含有大量的氟原子，使得聚合物體系中含有典型的超分子作用（偶極與偶極相互作用），這賦予該聚合物高彈性（可拉伸至原長的15.5倍）和高的自修復效率（79.8%）。同時由于氟的高電負性和C-F鍵的強靜電性質(zhì)使有機氟成為較差的氫鍵受體，因此，C-F鍵不會與水分子發(fā)生相互作用，材料顯現(xiàn)出明顯的疏水特性（接觸角>115°），將其放置在極端的水下環(huán)境（強酸、強堿、高濃度鹽水）中，也不會發(fā)生機械和光學衰變。此外PSFPs對多種材質(zhì)基底具有優(yōu)異的粘附性能。這些特點使得PSFPs可應(yīng)用于水下信息加密和防偽標簽的制備。最后，作者將具有優(yōu)異的循環(huán)性能的光開關(guān)分子與具有水下自愈性能的含氟聚合物有機結(jié)合，制備了可在水下進行防偽以及信息加密的光開關(guān)超分子熒光聚合物PSFPs。作者制備出帶有加密信息的矩形塊以及防偽標簽功能的商品標簽（人工蝴蝶魚以及潛水鏡標簽）來顯示其應(yīng)用功能。
圖5. 防偽標簽應(yīng)用設(shè)計模型及光學照片
原文鏈接：Haitao Deng1, Hong Wang1, Yong Tian, Zhong Lin, Jiaxi Cui*, Jian Chen*
Highly stretchable and self-healing photoswitchable supramolecular fluorescent polymers for underwater anti-counterfeiting. 《Mater. Horiz.》.
https://doi.org/10.1039/D3MH01239E
通訊作者簡介：
陳建，博士，教授，博士研究生導師，湖南科技大學湘江學者，湖南省杰出青年科學基金獲得者，湖南省普通高校青年骨干教師，湖南省121創(chuàng)新人才，中國化學會高級會員。曾獲2021年湖南省自然科學二等獎和2011年獲全國優(yōu)秀博士學位論文提名獎等。近年來，先后共主持包括國家自然科學基金青年和面上項目等各類課題10余項等。以第一作者或通訊作者在Adv. Funct. Mater.、Mater. Horiz.、Macromolecules、Chem. Commun.等國內(nèi)外雜志上發(fā)表SCI論文70余篇，引用2000余次，H-index為31。目前申請發(fā)明專利30項，授權(quán)27項。
