课题基金 / 基金详情

高分子/液晶复合材料中全息、荧光图像的构筑及温敏特性

批准号:
52073108
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
彭海炎
依托单位:
学科分类:
高分子共混与复合材料
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
彭海炎

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
实现全息图像与荧光图像的无串扰构筑及协同响应对于发展先进图像存储功能材料、维护国家安全和民生安全具有重要意义。本项目拟基于含有四苯乙烯(TPE)衍生物的高分子/液晶复合材料实现这一目的。设计合成系列TPE衍生物,并基于它们与液晶的协同作用调控复合材料的荧光行为和温度响应行为;引入多元硫醇并通过硫醇-烯烃点击反应调控TPE衍生物的空间分布。预期建立一种基于TPE衍生物的化学结构设计及TPE衍生物与液晶的协同作用调控全息高分子/液晶复合材料荧光颜色和响应温度的新方法,揭示TPE衍生物的空间分布对复合材料荧光行为、温度响应行为及荧光图像寿命周期的影响规律,制备系列衍射效率高、荧光颜色可调、响应温度可调、荧光图像寿命周期可控、全息图像与荧光图像协同响应的全息高分子/液晶复合材料。本项目的研究成果可为发展新型图像存储功能高分子材料及其安全防伪应用奠定理论基础,丰富结构功能一体化的高分子有序复合理论。
英文摘要
Crosstalk-free construction of holographic and fluorescent images in a single element and enabling their cooperative-response are of vital significance for developing advanced image-recording functional materials to ensure both the national and public security. To this end, the marriage of tetraphenylethylene (TPE) derivatives with the holographic polymer/liquid crystal (LC) composites is promising, which will be systematically investigated in this project. First, a series of TPE derivatives will be synthesized, and then they are going to be mixed with the LC to tune the fluorescence and thermoresponse behaviors of the composites through synergistic interactions. Second, the multi-thiol will be added, based on which the spatial distribution of the TPE derivatives in the composites will be finely tuned through thiol-ene click reaction. A new approach will be proposed to tune the fluorescence color and response temperature of the holographic polymer/LC composites through the chemical structure design of TPE derivatives and the synergy of TPE derivatives with the LC. The effect of the spatial distribution of the TPE derivatives on the composite fluorescence behaviors, thermal response and life cycle of the fluorescent images will be disclosed. Last, a new type of holographic polymer/LC composites will be fabricated that show a high diffraction efficiency, tunable fluorescence color, tunable response temperature and fluorescent images with controlled life cycle. In addition, crosstalk-free construction and cooperative-response of holographic and fluorescent images will be enabled in these holographic polymer/LC composites. The findings of this project are envisioned to provide a theoretical base to the development of image-recording functional polymer materials for security and anti-counterfeiting applications. They are also promising to enrich the composite theories for developing functional polymer composites in ordered structures.
实现全息图像与荧光图像的无串扰构筑及协同响应对于发展先进图像功能材料、维护国家安全和民生安全具有重要意义。本项目通过含有四苯乙烯(TPE)衍生物的全息高分子/液晶复合材料来实现这一目的,研究取得如下重要进展:①揭示了烷基、烷氧基、硝基等取代基对TPE衍生物的光物理性质、光环化反应动力学及在复合材料中空间分布的影响规律,发现增加烷氧基的链长和支化程度有助于强化TPE衍生物与液晶的相互作用,香茅氧基修饰的TPE(即TPE-4CN)在光聚合诱导相分离过程中主要分布在液晶相,为在复合材料中与液晶产生协同作用提供条件。②阐明了TPE衍生物与液晶在复合材料中的协同作用。一方面,液晶能够通过Förster共振能量转移效应增强TPE衍生物的荧光;另一方面,液晶使TPE衍生物的分子内相邻苯环间二面角减小、共轭度增加,不仅使最大荧光发射峰红移,还促使TPE基元在紫外光辐照下发生光环化反应,为在复合材料中高效构筑荧光图像提供便捷的技术途径。③发现硫醇能够引发丙烯酰类单体的阴离子反应,通过调控阴离子反应、自由基光聚合及巯基-烯点击反应的动力学过程,诱导TPE-4CN从液晶相迁移至聚合物相与液晶相的界面。界面化学键合作用不仅产生独特的界面聚集诱导发光效应,还显著提高了全息、荧光双重图像在协同温敏响应时的对比度和荧光图像的响应灵敏度,并将荧光图像的寿命周期从不足0.5个月显著延长至6个月以上。④利用香豆素-四苯乙烯(TPE-Cou)的逐级光裂解和光环化反应,分阶段调控了复合体系中的分子间能量转移行为,构建了荧光颜色从蓝色到黄色可调的全息、荧光双重图像存储材料体系。⑤利用四苯乙烯基二噻吩乙烯(DTE-TPE)的光致变色特性,以及分子内和分子间的Förster共振能量转移效应,在衍射效率高于90%的复合材料体系中实现了全息、光致变色和荧光三重光学图像的集成与无串扰显示。在Adv. Sci.、Adv. Mater.、Nat. Commun.、CCS Chem.、Macromolecules等学术期刊发表论文18篇;申请发明专利4件,其中已获授权3件。毕业博士3人、硕士4人。研究成果为发展新型图像功能高分子材料及其安全防伪应用奠定理论基础,丰富结构功能一体化的高分子有序复合理论。项目期内获得了国家自然科学基金优秀青年科学基金支持(2021)、中国轻工业联合会科学技术发明一等奖(2023, 排名第2)。
光聚合物/液晶/上转换纳米晶复合材料的全息图像存储与加密
  • 批准号:
    51773073
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    55.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    彭海炎
  • 依托单位:
基于硫醇-烯烃点击反应的全息光聚合物/液晶复合材料
  • 批准号:
    51503045
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    彭海炎
  • 依托单位:
国内基金
海外基金