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南京邮电大学陈润锋教授团队:通过离子键调控获得有机余辉流体用于智能粘合剂

2026-03-26 17:31:57

有机室温磷光（RTP）余辉材料凭借独特的光物理特性，在光电显示、智能传感、黏合材料等领域拥有广阔应用前景。但流体状态下，磷光体的振动与碰撞易引发快速非辐射弛豫，成为制备有机余辉流体的关键瓶颈。对此，南京邮电大学陈润锋教授团队提出基于离子键网络构建有机余辉流体的通用策略，将阳离子磷光单体与阳离子基质进行共聚，借助静电排斥实现磷光体的有效隔离，同时构建出刚性且可流动的离子键网络，成功抑制了非辐射弛豫过程。所制备的室温磷光流体材料可粘合多种基材，还兼具优异的自修复能力与可逆转换特性，其磷光强度还能直观表征粘合效果。该材料已成功应用于瓷器修复、智能粘合挂钩、柔性余辉纤维制备等场景，为实现流体体系中的有机余辉效应，以及设计光电功能流体、智能粘合剂提供了全新方法。

有机室温磷光（RTP）余辉具有令人着迷的发光现象，在移除激发源后可持续数秒，近十年来发展迅猛，由于其非凡且多样的光物理行为以及在各个领域丰富的应用潜力，构建高性能有机余辉材料引起了极大的关注。迄今为止，已开发出众多具有高量子产率（Φ_P）和超长发光寿命的有机余辉材料。但其中大多数为固体晶体、粉末、塑料、弹性体和凝胶；在流体中实现RTP余辉仍是一项巨大挑战，这主要是由于从无金属有机材料的最低三重态激发态（T₁）辐射衰变中产生并激活自旋禁阻发射所需的条件极为苛刻。若没有稳定的T₁（T^*）态的形成来减缓反向系间窜越（RTP）并抑制非辐射衰变，在流体条件下，发射体的振动和碰撞的非辐射弛豫会极其迅速，从而导致反向系间窜越的强度较弱且持续时间较短。

基于这一问题，南京邮电大学陈润锋教授团队通过在丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DAC）和离子季磷铵盐的离子共聚物内构建强离子键网络，设计出了可流动的长余辉（RTP）粘合剂；在刚性但可流动的环境中，阳离子磷光体与DAC之间强烈的静电排斥相互作用能够将磷光体隔离，防止其发生猝灭效应，并抑制其非辐射衰变（图 1）。令人兴奋的是，在环境条件下，RTP粘合剂流体的余辉寿命可达0.38 s。脱水固化后，RTP余辉寿命增加至1.20 秒，同时胶粘强度达到770 kPa。值得注意的是，这种RTP流体对多种基材（如木材、陶瓷、玻璃、纸张、塑料和金属）具有良好的粘附性，且具有出色的自愈能力和高可回收性。研究还展示了其在快速修复破损花瓶以及定性评估粘合性能方面的应用，彰显了其在实际应用中的巨大潜力。

图1.长余辉流体的示意图。先前使用深共熔溶剂（a）和端羟基工程（b）设计长余辉流体的方法；（c）所提出的基于离子排斥的长余辉聚合物流体设计策略；（d）阳离子磷光体与基质单体共聚以建立丰富的相互作用来隔离和稳定磷光体

论文第一作者为南京邮电大学博士后郭振丽，通讯作者为南京邮电大学陈润锋教授。详见: Zhenli Guo, Chengxi Sun, Yanfang Bian, Chang Zeng, Mingze Li, Qixin Lv, Jingyu Zhang, Dongyue Cui, Wenzhen Lv, Chao Zheng, Wei Huang, Runfeng Chen*. Ionic bonding stimulated organic afterglow fluids for smart adhesives. Sci.China Chem., 2026, doi.org/10.1007/s11426-025-3135-3

【通讯作者简介】

陈润锋，南京邮电大学教授。主要从事有机半导体新材料及其高性能与多功能器件的研究，作为通讯或第一作者在Nature Mater.、Nature Commun.、Sci. Adv.等国内外著名学术期刊发表高水平研究论文230余篇，荣获国家自然科学奖二等奖、教育部高等学校科学研究优秀成果奖自然科学奖一等奖、江苏省科学技术奖二等奖等奖励。

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