中山大学梁国栋教授课题组：温敏聚集诱导发光聚合物本体材料

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温敏荧光聚合物是指荧光强度或波长随温度变化而发生显著变化的新型功能聚合物材料，可广泛应用于智能器件、记忆材料等领域。已报道的温敏荧光聚合物主要集中于水溶性聚合物，如聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)，利用PNIPAM水溶液的温度响应实现聚合物材料荧光的温敏特性。然而，聚合物材料大多以固体形态使用，开发新型温敏荧光聚合物本体材料具有重要意义。

基于以上背景，中山大学材料科学与工程学院梁国栋教授课题组将结晶-熔融相转变引入温敏荧光聚合物本体材料的设计之中。通过聚合物的结晶-熔融转变实现聚合物本体的温敏特性，采用后修饰的方法在聚合物链中引入聚集诱导发光(AIE)生色团，合成了聚集诱导发光基团修饰的结晶性聚酯材料PCB-TPE，对PCB-TPE的荧光-温度响应行为进行了系统研究。

PCB-TPE在良溶剂(THF)中荧光很弱，但在劣溶剂(水)中发射蓝色荧光，表现为典型的AIE特性。

图1. PCB-TPE在不同THF/H2O溶剂比例下的(a)荧光谱图和(b)荧光强度值随水含量的变化关系图

该聚合物在温度为-10~60 °C的区间内具有肉眼可见的荧光强度变化。升温过程中(图2)，荧光强度随温度的升高而下降，-10 °C下荧光强度为60 °C下的35倍。在低温下，聚合物结晶，AIE生色团的分子内运动受到限制，荧光强度高；温度升高后，聚合物晶体熔融，分子链运动能力增强、自由体积增加，AIE生色团的分子内运动逐步“解冻”，消耗了激发态能量，导致聚合物荧光强度显著下降。

图2. 升温过程中(a)荧光光谱和(b)DSC曲线及470 nm处荧光强度随温度变化关系图

降温过程中材料的荧光变化趋势正好与升温过程相反(图3)。当温度低于结晶温度，聚合物开始结晶、分子链运动能力下降、自由体积减少，AIE生色团的分子内运动逐渐受限，荧光强度逐渐增强。对比DSC曲线和荧光强度变化曲线，荧光强度变化的温度范围(-10~60 °C)远大于该聚合物的熔程区间，说明结晶性荧光聚合物的荧光-温度响应行为不仅仅受结晶行为的影响，还受黏度、浓度效应等因素的影响。

图3. 降温过程中(a)荧光光谱和(b)DSC曲线及470 nm处荧光强度随温度变化关系图

吴嘉龙博士研究生是该论文的第一作者，秦玮研究员和梁国栋教授为通讯作者。该项工作得到国家自然科学基金(基金号:21374136)的资助以及中央高校基本科研业务费专项资金资助(编号:17lgjc03和18lgpy04)。

该工作即将发表于Chinese Journal of Polymer Science 2019年第4期 "AIE Polymer"专辑。

论文链接：

https://link.springer.com/article/10.1007/s10118-019-2201-8

来源：高分子科学

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