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  動態(tài)室溫磷光（RTP）材料由于其環(huán)境適應(yīng)性和動態(tài)可調(diào)控性而在光電領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，傳統(tǒng)動態(tài)RTP材料存在固有脆性缺陷，其韌性的增強(qiáng)是以犧牲磷光壽命為代價(jià)的。針對這一問題，蘭州大學(xué)呂少瑜教授團(tuán)隊(duì)近期提出了一種可調(diào)晶域的通用策略，實(shí)現(xiàn)了室溫磷光水凝膠韌性和磷光壽命的協(xié)同增強(qiáng)。該工作通過使用離子單體與丙烯酰胺共聚來調(diào)節(jié)晶體晶域，實(shí)現(xiàn)了約100倍的韌性增強(qiáng)和超長磷光壽命（598.79 ms）。該工作為動態(tài)RTP材料在可拉伸光電子、動態(tài)加密和試劑熱歷史監(jiān)測等方面的應(yīng)用提供了新思路。

  2025年10月14日，相關(guān)成果近期以“Crystalline Confinement of Dynamic Room-Temperature Phosphorescent Hydrogels: A New Paradigm for Synergistic Enhancement between Lifetime and Flexibility”為題發(fā)表在Advanced Materials上。蘭州大學(xué)碩士生鄧一帆為本文的第一作者，蘭州大學(xué)呂少瑜教授為文章的通訊作者。

圖1. 動態(tài)室溫磷光水凝膠的設(shè)計(jì)

  作者以丙烯酰胺（AM）和3-甲基丙烯酸磺丙酯鉀鹽（SPM）為典型單體，氯取代兩性喹啉（QCl）為發(fā)色團(tuán)，結(jié)合亞穩(wěn)態(tài)過飽和NaAc，制備了一系列動態(tài)PAM-PSPM-NaAc水凝膠。通過調(diào)節(jié)離子型單體SPM的含量，可以精確控制水凝膠的晶體尺寸和形態(tài)。結(jié)果顯示，與未加入離子型單體的PAM-NaAc水凝膠相比，PAM-PSPM-NaAc水凝膠具有顯著的增韌效果（增強(qiáng)系數(shù)為107）。此外，其磷光壽命從278.49 ms延長至598.79 ms。這一晶域調(diào)節(jié)策略可擴(kuò)展到其他離子型單體體系中，均顯示出磷光壽命和韌性的協(xié)同增強(qiáng)。

  作者對上述水凝膠進(jìn)行了微觀結(jié)構(gòu)表征和理論計(jì)算，探索了磷光壽命和韌性協(xié)同增強(qiáng)的分子機(jī)制。SPM兼具帶電基團(tuán)和長烷基鏈，其離子基團(tuán)憑借強(qiáng)大的水合能力，與NaAc競爭水分子，阻礙NaAc?3H₂O晶體的形成，而柔性烷基鏈通過空間位阻效應(yīng)，擾亂并破壞晶體的緊密堆積，有助于水凝膠韌性的增強(qiáng)。同時(shí)，離子單體為兩性發(fā)色團(tuán)提供了靜電錨定位點(diǎn)，穩(wěn)定了三重態(tài)激子，因此顯著延長了磷光壽命。

圖2. 晶域可調(diào)水凝膠的微觀結(jié)構(gòu)表征和理論計(jì)算

  基于水凝膠的觸碰響應(yīng)特性，該室溫磷光水凝膠在圖案化顯示和動態(tài)交互繪畫方面顯示出廣闊的應(yīng)用前景。利用水凝膠結(jié)晶前后的模量變化，還可以實(shí)現(xiàn)形狀記憶與形狀重塑。當(dāng)溫度超過60 ^oC時(shí)，由于NaAc?3H₂O晶體的熔化，水凝膠的磷光被淬滅，這一特性為記錄熱歷史提供了基礎(chǔ)。因此，可通過其磷光的消失，實(shí)現(xiàn)對試劑熱歷史的便捷、可視化監(jiān)測。

圖3. 室溫磷光水凝膠在動態(tài)顯示以及試劑熱歷史監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用

  該工作提出了一種構(gòu)建快速響應(yīng)、柔性室溫磷光水凝膠的新設(shè)計(jì)策略，有望拓展動態(tài)室溫磷光材料在柔性領(lǐng)域的應(yīng)用。

  該工作得到了國家自然科學(xué)基金、甘肅省自然科學(xué)基金和中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)的支持。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202514693