RIKEN可持续资源科学中心（CSRS）的一个研究小组成功地开发了一种自修复材料，该材料在吸收光时也能够发出大量荧光。《美国化学学会杂志》（Journal of the American Chemical Society）详细介绍了这一发展，为发明有机太阳能电池等新材料铺平了道路，与现有版本相比，具有更强的耐用性。
突破自愈发光材料
想象一下，如果你的手机屏幕或太阳能电池板在受到损伤后能够自我修复，而且还能发出美丽的光芒，这将是多么令人惊叹的事情！这就是RIKEN CSRS研究中心的科学家们所取得的成就。他们开发的这种材料，不仅具有自我修复的特性，而且在吸收光线时能够发出高量的荧光。
理化学研究所 CSRS 研究人员开发的一种突破性自愈合荧光材料为更耐用的有机太阳能电池和更广泛的应用提供了潜力，符合可持续消费和生产的目标。
2019 年，理化学研究所 CSRS 的侯兆民及其团队使用稀土金属催化剂成功共聚了乙烯和异丙烯。由此产生的二元共聚物具有显著的损伤自愈特性。这种共聚物的软组分（乙烯和异丙烯的交替单元）与乙烯-乙烯链的硬结晶单元结合在一起，成为物理交联点，形成了纳米相分离结构，这被证明是自愈合的关键。
由乙烯、异丙烯和芘乙烯基取代苯乙烯组成的三元共聚物花纹薄膜的荧光和自愈特性。资料来源：理化学研究所
在这一成功的基础上，他们在单体中加入了发光单元苯乙烯，然后形成了包括异丙烯和乙烯在内的聚合物。这一过程只需一个步骤，就能合成具有荧光特性的自愈材料。
这种材料的潜力是巨大的。它可以用于制造更耐用的有机太阳能电池，相比现有的版本，它们提供了更长的使用寿命和更高的可靠性。而且，这种材料的用途远不止于此。荧光材料在有机发光二极管（OLED）、有机场效应晶体管（OFET）等领域都有着广泛的应用。
增强的特性和应用
还有一个额外的惊喜。由此产生的共聚物不仅被证明是坚韧的，而且在没有外部刺激或能量的情况下表现出自我修复。其拉伸强度在 24 小时内完全恢复，与二元共聚物相比具有很高的自愈速度。该材料即使在水、酸性和碱性溶液中也能够自我修复，这意味着它可以在各种环境中使用。
共聚物的网络结构包括由苯乙烯基芘单元和结晶乙烯-乙烯纳米畴和由交替单元组成的软链段形成的物理交联点，促进了自修复。
该材料还显示出附加特性。研究团队通过光刻技术成功地将二维图像转移到荧光自愈膜上。尽管该图像在自然光下仍然不可见，但在紫外线下却可以识别，这表明该薄膜作为信息存储设备的潜在应用。即使在图像上，该薄膜也保持了其出色的自愈和弹性特性。
“我们通过一步反应合成的材料使我们能够通过调整单体的组成来控制其光学和机械性能。我们认为它可以为开发在各种实际环境中具有高自愈能力的新型功能材料做出重大贡献，“侯说。这项研究与联合国的可持续发展目标（SDGs）相一致，特别是有助于“目标12：确保可持续的消费和生产模式”。
荧光（TADF）材料市场空间大 但受技术限制尚未完全商业化
OLED称为有机发光二极管，拥有轻薄、高对比度、柔性可弯曲等性能优势，主要应用于智能手机、智能穿戴设备、笔电、平板、电视等领域。OLED屏幕具有自发光的特性，需采用非常薄的有机发光材料、玻璃基板、封装材料、偏光片等材料组合而成。有机发光材料是OLED的核心材料之一，根据分子量和分子属性的不同，有机发光材料分为高分子与小分子材料，其中TADF材料属于小分子有机发光材料。
热活化延迟荧光（TADF）材料是一种新型低成本、高效率的有机发光材料，被称为第三代有机发光材料。OLED有机发光材料发展了三代，第一代为荧光材料，发光率较低仅为25%左右，但是仍存在大量的应用，特别是在蓝光材料体系中；第二代是以铱（Ir）、铂（Pt）、铼（Re）为代表磷光材料，发光效率接近100%，目前应用较为广泛，是红色和绿色的主流发光材料，但是蓝色磷光材料尚未商业化；第三代为TADF材料，具有发光效率高和低成本的优势，但是由于材料结构本身存在寿命、色纯度等问题，还未完全商用。
OLED作为LCD之后最具潜力的新型显示技术之一，近年来发展十分快速，市场渗透率持续上升。近年来OLED在智能手机市场中的渗透率持续增长，在平板电脑、PC、TV等领域中的渗透率相对较低，这是由于小尺寸OLED产品技术更为成熟，中大尺寸OLED在使用寿命和成本方面存在缺陷。但是随着技术的持续发展，OLED在中大尺寸领域的渗透率也有望持续增长。近年来，国内京东方、维信诺、深天马等面板厂商的OLED产能快速释放，在全球市场中份额增长，对于有机发光材料的需求也在持续增长。
文章来源： 新思界网，熙翰认知，cnBeta
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