激发波长依赖(Ex-De)材料通过调节激发能量输入,可轻松、快速地实现多色发射,成为多功能光学材料研究的新方向。然而,传统Ex-De材料的实际应用长期受限于制备工艺复杂、环境稳定性差等瓶颈问题。为解决上述挑战,兰州大学吕少瑜教授课题组创新性地提出了Ex-De离子凝胶构筑策略。该工作不仅为发展新一代Ex-De材料提供了新思路,更为光响应材料在极端环境救援通信领域的应用提供了理论依据。
图1. Ex-De离子凝胶的设计、性能和潜在极端救援应用示意图
该离子凝胶由丙烯酸(AA)和2,2,3,4,4,4-六氟丙烯酸丁酯(HFBA)在咪唑离子液体([Emim][Ac])中共聚和交联形成。基于离子液体的本征Ex-De特性,通过精巧设计聚合物网络中的多重非共价相互作用(包括离子-偶极作用和静电相互作用),成功实现了咪唑阳离子在聚合物骨架上的“锚定”,同时赋予材料优异的多色发射性能和环境耐受性,其热稳定性和耐溶剂性较传统Ex-De材料提升显著。
针对地下、废墟等极端救援场景中无线电通信失效这一国际救援难题,课题组利用Ex-De离子凝胶制备了光追踪和动态显示平台,该平台不仅可以提供表示救援人员位置的光源位置,还可以提供所需救援人员数量的动态轨迹,从而有望提高救援效率、减少人员伤亡。其环境适应性可覆盖高温、高湿、腐蚀性等极端条件,有望将救援效率提升至新高度。将该光追踪和动态显示平台用于救援常规部署,将为破解“黄金72小时”救援窗口期的通信瓶颈提供可能。
图2. 基于Ex-De离子凝胶的动态光跟踪系统,在无法使用无线电通信的环境下可以及时、直观地显示出所需的救援人数和位置
相关成果近期以“Ionogels with Excitation Wavelength Dependent Emission and Dynamic Light-Tracking for Potential Extreme Rescues”为题发表在Advanced Functional Materials上。兰州大学硕士研究生张茜茜为本文的第一作者,兰州空间技术物理研究所霍丽霞博士和兰州大学吕少瑜教授为文章的通讯作者,该工作得到了国家自然科学基金、甘肃省重点研发计划以及中央高校基本科研业务费的支持。
原文链接:https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202503287
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