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  聚合反應(yīng)作為合成高分子材料的基石，其創(chuàng)新方法常為聚合物賦予獨特性能。常州大學(xué)楊宏軍與華南理工大學(xué)張廣照教授長期深耕陰離子雜化共聚反應(yīng)研究，取得了一系列重要進(jìn)展(Macromolecules 2012, 45, 3312; J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 14539; Macromolecules2023, 56, 5854；Macromolecules2024, 57, 4793；Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202414244；Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e2025102207)。

  通常情況下，由于酰胺基團(tuán)中氮原子親核性較低，其與異氰酸酯的反應(yīng)難以發(fā)生。然而，最近他們發(fā)現(xiàn)，二月桂酸二丁基錫（DBTDL）可有效催化酰胺與異氰酸酯在80℃下反應(yīng)，生成酰脲結(jié)構(gòu)。基于這一反應(yīng)，他們與北京師范大學(xué)王考進(jìn)合作，成功設(shè)計并合成了一種新型含酰脲基團(tuán)的多重氫鍵磷光體，并將其應(yīng)用于制備功能化聚氨酯熱塑性彈性體 (圖1)。

圖1 室溫磷光彈性體的制備。

  他們的研究表明，所得室溫磷光彈性體展現(xiàn)出卓越的綜合性能：其絕對量子產(chǎn)率和磷光壽命分別高達(dá)72.1% 和 1079 ms (圖2)。該材料同時具備優(yōu)異的力學(xué)性能，拉伸強度達(dá)58.3 MPa，斷裂伸長率高達(dá)1160%，韌性達(dá)到299.9 MJ/m3。尤為引人注目的是，即使經(jīng)歷1100% 的極端應(yīng)變或100次“拉伸-回縮”多次循環(huán)后，材料的發(fā)光性能仍基本保持不變 (圖3)。此外，該材料在持續(xù)紫外光照下表現(xiàn)出可激活的余輝現(xiàn)象，這歸因于體系內(nèi)三線態(tài)氧 (3O?)的消耗。這一特性為動態(tài)調(diào)控材料發(fā)光提供了新途徑，也使其在信息加密與數(shù)據(jù)存儲等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大應(yīng)用潛力。

圖2. 室溫磷光彈性體的發(fā)光性能。

圖3. 室溫磷光彈性體的力學(xué)性能。

  這種室溫磷光彈性體的高性能源于其獨特的微相分離結(jié)構(gòu)及其中形成的多重氫鍵硬相。研究團(tuán)隊結(jié)合傅里葉變換紅外光譜（FTIR）與小角X射線散射（SAXS）等表征技術(shù)證實，酰脲基團(tuán)的引入有效促進(jìn)了多重氫鍵網(wǎng)絡(luò)的形成和微相分離結(jié)構(gòu)的完善（圖4）。這種結(jié)構(gòu)不僅顯著增強了材料的力學(xué)性能，同時也為磷光基團(tuán)提供了理想的剛性發(fā)光微環(huán)境。密度泛函理論（TDDFT）計算進(jìn)一步揭示了酰脲基團(tuán)的發(fā)光機制，證明氫鍵網(wǎng)絡(luò)對其發(fā)光性能起了關(guān)鍵提升作用。

圖4. 室溫磷光彈性體的性能機理探究。

  鑒于其優(yōu)異的磷光性能和卓越的力學(xué)性能，這種室溫磷光彈性體材料有望在柔性電子、信息加密和數(shù)據(jù)存儲方面實現(xiàn)應(yīng)用（圖5）。

圖5. 室溫磷光彈性體的應(yīng)用探索。

  該工作以催化活化酰胺-異氰酸酯反應(yīng)為基礎(chǔ)，開發(fā)了一種新型磷光體，并成功應(yīng)用于高性能室溫磷光彈性體的制備。該材料有效克服了傳統(tǒng)室溫磷光材料韌性不足的瓶頸，為發(fā)展兼具優(yōu)異發(fā)光性能和機械性能的室溫磷光彈性體提供了新思路。相關(guān)研究成果以“Room-Temperature Phosphorescent Elastomer with High Luminescent and Mechanical Performances Enabled by Multiple Hydrogen Bonding”為題，在線發(fā)表于Advanced Materials。

  論文信息：

  Room-Temperature Phosphorescent Elastomer with High Luminescent and Mechanical Performances Enabled by Multiple Hydrogen Bonding

  Yongkang Zuo, Hongjun Yang*, Yongfa Shan, Jikai Zhang, Zihan Li, Wenyan Huang, Kaojin Wang*, Guangzhao Zhang*

  原文鏈接: https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202505667