江苏科技大学李为立副教授课题组在聚集诱导发光原理应用于制备智能涂料领域中的研究进展
传统荧光分子由于在固态或聚集状态所存在的聚集诱导猝灭效应，限制了其固态状态下的应用，从而影响了包括荧光涂料的研究及开发。2001年香港科技大学唐本忠课题组首先研究报道聚集诱导发光效应并使其逐步成为国际研究热点。由于该系列荧光分子在聚集态或固态下具有强烈荧光效应，使得在涂层固态领域的应用得到了可能。江苏科技大学李为立课题组从这一机理出发，近年来先后对传统的普通树脂或填料，如端羟基硅橡胶（Polymer Chemistry, 2015,6 (47) :8194-8202）、丙烯酸乳胶（RSC Adv.,2016,6,74225）环氧树脂（RSC Adv., 2017, 7, 41127）与膨润土（J. Mater. Chem. C, 2018,6, 7003-7011）做化学修饰改性，利用四苯基乙烯这一明星分子所具有的聚集诱导发光效应，使制备涂层具有荧光特性，并实现涂层的功能化应用。
本工作总结先前成果并进一步深入研究，即从小分子合成出发，将四苯乙烯衍生物作为组成的骨架分子，设计合成具有聚集诱导发光特性的功能化双酚A型环氧树脂。研究了基于该树脂的荧光涂层的本征性能与荧光性质的关联性，并探讨了其功能化应用。
图一、荧光树脂结构及其涂层在紫外灯照射下的荧光显示
研究首先发现该荧光树脂具有温敏特性。根据RIR机制，化学键的连接与链段的束缚使得荧光分子的分子内运动在一定程度上受到很大限制，从而具有强烈荧光效果。即当环境温度较高时，固化荧光涂层的三维聚合物结构发生膨胀导致对荧光分子束缚松弛减弱；冷却到室温时，聚合物分子链运动受限制，涂层荧光强度逐渐恢复到初始状态。研究进一步证明涂层的温敏的响应性是可循环的过程。
此外，研究发现，腐蚀过程导致的涂层结构变化能够表现为荧光光谱的趋势变化时，这为解释涂层在腐蚀过程中的结构变化提供了新角度。即随着腐蚀介质的渗透，聚合物发生溶涨、链段断裂，进而对荧光分子的发光行为产生影响。本工作通过荧光光谱与传统交流阻抗谱、扫描电镜等测试手段相互印证，也证明了可利用涂层的荧光发光的变化规律来研究腐蚀过程中聚合物链段运动变化行为（如图二示意图）
图二、荧光涂层在腐蚀过程中链段变化行为示意图
最后，在复合涂层中，填料在聚合物树脂中的分散如何有效评价，一致是困扰工业研究者的难点。本工作以滑石粉被作为掺杂对象，对无机填料在荧光环氧树脂中掺杂分布状态的可视化观察进行了探索。由于无机物粉末在紫外光下不应出现荧光，会以暗影的形式出现，因此能够清楚地观察到固化涂层中无机粉末的分散形貌，具体如图三所示。此种方法具备不需要专业的样品制备方式、超快、对样品无损伤等优点，为其在涂料工业领域的应用开拓了方向。
图三、利用荧光显微镜观察滑石粉在荧光涂层中的分散形貌
该成果得到东华大学蒙泰课题组，华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室相关老师的指导与测试支持，以Materials Interaction in Aggregation-Induced Emission (AIE)-Based Fluorescent Resin all Toward Smart Coatings为题发表在Journal of Materials Chemistry C（DOI:10.1039/C8TC04175J）上，江苏科技大学硕士生姚为与澳洲国立大学博士研究生Mike Tebyetekerwa为共同第一作者，通讯作者为江苏科技大学李为立副教授，江苏科技大学为第一单位，该研究成果得到了国家自然科学基金的支持。
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https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/tc/c8tc04175j#!divAbstract
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