力响应高分子材料在损伤传感、信息存储等方面具有重要的应用前景。尤其是具有多重色彩变化的力致变色聚合物,因其优异的受激感知能力和颜色可编程性而受到研究者们的关注。然而,到目前为止,可正交灵敏响应且呈现高对比度光学信号变化的力敏团有限,限制了多色可调的力响应聚合物材料的发展。 吉林大学陈于蓝课题组提出了共轭稠合活性不同的力响应单元以实现其聚合物材料的多重刺激响应和多色转变的策略。作者将罗丹明与螺吡喃通过一个苯环共轭稠合获得了力敏团Rh-SP。Rh-SP被共价接入聚合物主链后,可经历力诱导协同开环过程以及光诱导差异化闭环过程。加之螺吡喃部分独特的酸致变色性质,该聚合物膜在力、酸以及光照条件下表现出紫色、黄色和红色等多重可调及高对比度的颜色变化。
作者通过一系列线性聚合物溶液超声以及单分子力谱实验证明了该力敏团中两个亚基的协同开环过程,并对其开/关环产物及相应的光物理性质的变化进行了细致表征。随后,作者研究了含Rh-SP的双网络弹性体材料的响应性质,发现其颜色和荧光在多重刺激条件下具有更加明显的的变化。通过调节压力大小以及光照时间,可以控制力敏团开环和关环的状态及反应程度,聚合物薄膜表现出精细可调且丰富的颜色变化。 本工作将经典的力敏基元巧妙地耦合在一起,赋予了其可调的力诱导变色发光性质,为提高力响应基团的灵敏度、开发具有多重响应功能的力诱导变色发光聚合物材料提出了新思路。 论文信息 A Rhodamine-Spiropyran Conjugate Empowering Tunable Mechanochromism in Polymers under Multiple Stimuli Ze-Ying Sun, Dr. Yiran Li, Dr. Mengjiao Wu, Dr. Weiye He, Dr. Yuan Yuan, Prof. Dr. Yi Cao, Prof. Dr. Yulan Chen 文章的第一作者是天津大学博士生孙泽颖,通讯作者为吉林大学陈于蓝教授。主要合作者还有宁夏大学李一然副教授、天津大学袁媛副教授和南京大学曹毅教授。该工作受到了国家自然科学基金的支持。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202411629