吉林大学周宏伟教授、王大明副教授团队在新型电致变色/电控荧光双功能材料领域取得进展
电致变色/电控荧光双功能材料因其在双模式智能窗和显示屏等领域的潜在应用而受到广泛关注。电致变色/电控荧光依赖于材料氧化还原态的变化。在氧化还原过程中，材料的还原/氧化导致颜色/荧光的变化。然而，氧化或还原状态下总是出现不稳定的自由基离子，导致材料在这种不稳定状态下的循环稳定性不理想。此外，多数材料的对比度低、响应速度慢、加工性能和耐候性差，进一步阻碍了双功能材料的实际应用。尽管众多研究者们致力于双功能材料性能的优化，但以上综合的优异性能仍然难以兼得。
图1.混合价聚酰胺的设计策略
针对上述问题，吉林大学周宏伟教授、王大明副教授科研团队提出以大体积荧光团作为共轭桥接单元的混合价聚酰胺设计策略，研发出具有优异综合性能的双功能电致变色/电控荧光材料。三苯胺型聚酰胺具有优异的溶解性、成膜性和热稳定性。脂环族二羧酸降低了聚酰胺的电荷转移效应，增强荧光强度。使用p-共轭的荧光团作为桥提供有利于电子耦合的通道，改善单离子自由基的稳定性。大体积的三苯胺-荧光团结构可以显著阻止聚合物分子链间的堆积，加快响应速度并增强荧光对比度。此外，通过使用螺二芴（2,7-位取代）/芘（1,6-位取代）桥在两个氮之间形成有效的电子耦合，该团队还研究了不同的桥接单元对聚酰胺的热性能和光电性能的影响，为双功能材料未来的发展和应用提供了新的见解。与芘桥接的聚酰胺相比，螺二芴桥接的聚酰胺的电子耦合效应更强、循环稳定性更优异、切换速度更快、颜色/荧光对比度更高，这主要是由于螺二芴桥接单元的共轭长度更短、构型更扭曲。
这篇工作系统地研究了螺二芴与芘桥之间的关系，证明了在混合价体系中引入荧光团作为桥梁所获得的优异性能。这种有趣的方法提供了一种制备具有潜在应用价值的氧化还原/光致发光-活性聚合物的模型，为高性能电致变色/电控荧光材料的设计与合成开辟了一条新路。
该研究以“Dual-Switching Electrochromism and Electrofluorochromism Derived from Diphenylamine-Based Polyamides with Spirobifluorene/Pyrene as Bridged Fluorescence Units”为题，发表在ACS Applied Materials & Interfaces期刊上。论文第一作者为吉林大学在读博士研究生苏凯欣，通讯作者为吉林大学王大明副教授，共同通讯作者为德累斯顿莱布尼茨聚合物研究所博士后孙宁伟和东华大学博士后姚佳楠，吉林大学为第一完成单位。
论文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c01021
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