动态室温磷光（RTP）材料由于其环境适应性和动态可调控性而在光电领域具有广阔的应用前景。然而，传统动态RTP材料存在固有脆性缺陷，其韧性的增强是以牺牲磷光寿命为代价的。针对这一问题，兰州大学吕少瑜教授团队近期提出了一种可调晶域的通用策略，实现了室温磷光水凝胶韧性和磷光寿命的协同增强。该工作通过使用离子单体与丙烯酰胺共聚来调节晶体晶域，实现了约100倍的韧性增强和超长磷光寿命（598.79 ms）。该工作为动态RTP材料在可拉伸光电子、动态加密和试剂热历史监测等方面的应用提供了新思路。

  2025年10月14日，相关成果近期以“Crystalline Confinement of Dynamic Room-Temperature Phosphorescent Hydrogels: A New Paradigm for Synergistic Enhancement between Lifetime and Flexibility”为题发表在Advanced Materials上。兰州大学硕士生邓一帆为本文的第一作者，兰州大学吕少瑜教授为文章的通讯作者。

图1. 动态室温磷光水凝胶的设计

  作者以丙烯酰胺（AM）和3-甲基丙烯酸磺丙酯钾盐（SPM）为典型单体，氯取代两性喹啉（QCl）为发色团，结合亚稳态过饱和NaAc，制备了一系列动态PAM-PSPM-NaAc水凝胶。通过调节离子型单体SPM的含量，可以精确控制水凝胶的晶体尺寸和形态。结果显示，与未加入离子型单体的PAM-NaAc水凝胶相比，PAM-PSPM-NaAc水凝胶具有显著的增韧效果（增强系数为107）。此外，其磷光寿命从278.49 ms延长至598.79 ms。这一晶域调节策略可扩展到其他离子型单体体系中，均显示出磷光寿命和韧性的协同增强。

  作者对上述水凝胶进行了微观结构表征和理论计算，探索了磷光寿命和韧性协同增强的分子机制。SPM兼具带电基团和长烷基链，其离子基团凭借强大的水合能力，与NaAc竞争水分子，阻碍NaAc?3H₂O晶体的形成，而柔性烷基链通过空间位阻效应，扰乱并破坏晶体的紧密堆积，有助于水凝胶韧性的增强。同时，离子单体为两性发色团提供了静电锚定位点，稳定了三重态激子，因此显著延长了磷光寿命。

图2. 晶域可调水凝胶的微观结构表征和理论计算

  基于水凝胶的触碰响应特性，该室温磷光水凝胶在图案化显示和动态交互绘画方面显示出广阔的应用前景。利用水凝胶结晶前后的模量变化，还可以实现形状记忆与形状重塑。当温度超过60 ^oC时，由于NaAc?3H₂O晶体的熔化，水凝胶的磷光被淬灭，这一特性为记录热历史提供了基础。因此，可通过其磷光的消失，实现对试剂热历史的便捷、可视化监测。

图3. 室温磷光水凝胶在动态显示以及试剂热历史监测领域的应用

  该工作提出了一种构建快速响应、柔性室温磷光水凝胶的新设计策略，有望拓展动态室温磷光材料在柔性领域的应用。

  该工作得到了国家自然科学基金、甘肃省自然科学基金和中央高校基本科研业务费的支持。

  原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202514693