近日，电子与光学工程学院、柔性电子（未来技术）学院李炳祥教授团队与苏州科技大学李琳副教授团队开展科研合作，在刺激响应型光子材料领域取得了新的进展。相关成果以“Robust shape-memory chiral photonic elastomers with multi-stimuli responsiveness”为题发表在《Advanced Materials》上。我院李炳祥教授与苏州科技大学李琳副教授为共同通讯作者，苏州科技大学2023级硕士生王金、2024级本科生李宇轩和我院2023级博士生宋振鹏为论文共同第一作者。研究工作得到南京大学陆延青教授的指导，苏州科技大学硕士生Willie Forkpah Deleau、叶常青教授对本文亦有重要贡献。
刺激响应型光子材料是下一代智能光学器件的核心，但如何在单一材料中集成多维度刺激高灵敏响应，同时保持机械鲁棒性与光学可编程性，仍是重大挑战。合作团队通过精确调控基于三重态-三重态湮灭上转换（TTA-UC）的胆甾相弹性体的交联化学与密度，成功开发出一种兼具形状记忆功能的多重刺激响应胆甾相液晶弹性体薄膜。该材料具有卓越的可拉伸性和宽光谱调控能力，能对热、力、光等独立刺激产生差异化光学响应，为下一代可穿戴传感器、自适应光学设备和交互式伪装技术铺平了道路。
该研究采用基于寡聚物的两步法，将功能染料杂化集成到弹性体网络中，既保证了体系均匀稳定，又充分保留了TTA-UC所需的高效分子迁移动态环境。通过精确控制交联密度，材料展现在零度以下的玻璃化转变温度，呈现室温橡胶态。薄膜可承受高达215%的单轴拉伸应变，伴随显著的机械致变色行为——反射峰蓝移达259纳米，实现了从红到蓝的连续结构色演变。其独特的力致形状记忆效应使薄膜在拉伸释放后锁定于稳定中间色态，加热即可恢复初始光学状态，表现出优异的循环可逆性和长期稳定性。
凭借多重光学响应的集成，薄膜展现出强大的信息加密能力。通过组合不同手性和染料负载的弹性体薄膜，可设计出在自然光、左旋/右旋圆偏振片、紫外和532 nm激发下分别显示五种不同信息的图案。进一步利用喷涂打印技术构筑复杂图案，并结合机械应变、热致变色及形状记忆锁定态，实现了多达十种显示模式的超高维信息加密。这一成果不仅为高级光学防伪与信息编码提供了多功能材料策略，也开辟了软光子学在智能响应系统中应用的新维度。
图1、具有多重刺激响应性的形状记忆胆甾相液晶弹性体薄膜
该工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、江苏省自然科学基金重大项目、江苏省研究生实践创新计划的支持。
论文信息
Robust shape-memory chiral photonic elastomers with multi-stimuli responsiveness
Jin Wang†, Zhen-Peng Song†, Yu-Xuan Li†, Lin Li*, Willie Forkpah Deleau, Chang-Qing Ye, Yun Ma, Yan-Qing Lu, Bing-Xiang Li*
原文链接：
http://doi.org/10.1002/adma.73257
（撰稿：李炳祥 编辑：徐伟 审核：谌静）
