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  盡管RTP材料在溫度檢測領域的應用取得了一定的進展，但仍缺乏一種簡單直觀的方法來可視化檢測超低溫。重慶理工大學楊朝龍教授課題組成功制備了一種新型的柔性交聯(lián)聚合物TPTA@PU膜，該薄膜表現(xiàn)出長余輝、高磷光量子效率和出色的機械性能。重要的是，TPTA@PU膜表現(xiàn)出顯著的熱響應行為，在80到280 K的溫度范圍內(nèi)，余輝顏色迅速從藍色變?yōu)榫G色，且余輝顏色的RGB值與溫度之間存在正線性相關性。基于這些顯著特性，該課題組利用TPTA@PU膜作為熱響應元件，實現(xiàn)了超低溫的可視化檢測。這項工作有望為RTP材料在更前沿領域的應用提供更多的靈感和可能性。

  作者篩選了系列氨基芳環(huán)分子制備了柔性交聯(lián)聚合物薄膜。在該體系中，大量的羰基和氮原子促進了三線態(tài)激子的生成，網(wǎng)絡結(jié)構下磷光體的運動被抑制，確保了三線態(tài)激子的穩(wěn)定性（圖1a）。聚合物薄膜表現(xiàn)出優(yōu)異的耗氧特性，在紫外激發(fā)后顯示出優(yōu)異的發(fā)光特性，包括長的磷光壽命和高的量子產(chǎn)率（圖1b,c）。在此基礎上，作者對薄膜的光物理性質(zhì)及其發(fā)光機制進行了進一步表征。薄膜表現(xiàn)出高的透明性，在紫外光輻照后，表現(xiàn)出高效的余輝發(fā)射，其壽命最長可達972.3ms，亮度最高可達1.2cdm^-2（圖2）。TPTA@PU薄膜的光譜強度以及壽命隨溫度的升高表現(xiàn)出明顯的負相關性，證實了該薄膜的發(fā)光源自RTP而非熱激活延遲熒光(TADF)。紫外輻照60s后，TPTA@PU薄膜的光譜和強度大幅度提升，這歸結(jié)于紫外輻照過程中薄膜內(nèi)氧氣的消耗所致（圖3）。 

圖1 柔性聚合物薄膜的制備示意圖

圖2 柔性RTP薄膜的光物理性質(zhì)

圖3 大氣條件下TPTA@PU薄膜的發(fā)光機制

  此外，該系列薄膜表現(xiàn)出優(yōu)異的機械性能，其斷裂伸長率約為120%，能夠提取2.6kg的反應釜，最重要的是在拉伸過程中薄膜的磷光性能基本不發(fā)生改變，顯示了其在大面積顯示、柔性穿戴領域的潛在應用（圖4）。

圖4 柔性RTP薄膜的機械性能

  在研究中，作者發(fā)現(xiàn)隨著溫度的升高，其TPTA@PU薄膜的余輝顏色由藍快速變綠，在高低溫下具有不同的發(fā)射中心，顯示了其作為溫度傳感元件的潛力。如圖5e所示，在80-280 K的范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，B值下降，而R和G值增長，這與不同溫度下余輝圖像顯示的顏色趨勢一致，且G/B值與溫度變化之間存在較強的線性關系（R² ≥ 0.985）。因此，當余輝顏色作為可見指標時，RGB分析可以作為一種簡單的方法用于檢測溫度，從而實現(xiàn)基于RTP薄膜材料的超低溫可視化檢測。

圖5 TPTA@PU薄膜在超低溫環(huán)境溫度檢測中的潛在應用

  綜上所述，本工作通過一種簡單的策略制備了柔性聚合物RTP薄膜材料，根據(jù)薄膜所表現(xiàn)出的特性，實現(xiàn)了對超低溫的可視化檢測，為RTP材料的應用提供了更多的可能性。

  以上相關成果以題目為“Visualization Detection of Ultralow Temperature Based on Flexible Cross–linked Polymer Systems”發(fā)表在Advanced Functional Materials上（Adv. Funct. Mater. 2024, 2416465）。論文的第一作者為重慶理工大學材料科學與工程學院碩士研究生郭鳳玲，通訊作者為楊朝龍教授。該研究工作得到了國家自然科學基金、重慶市科技局、重慶市教委等項目的大力支持。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202416465