通过静电纺丝制备高延展性、阻燃的TADF纳米纤维膜，用于柔性发光二极管

《Dyes and Pigments》：High-stretchable flame-retardant TADF nanofiber membranes via electrospinning for flexible light-emitting diodes

高拉伸发光弹性体通过电纺技术制备，实现TADF特性与阻燃性能协同优化，拉伸率达1851%，LOI 22%，PLQY 53%，柔性显示器件效率3.08 cd A?1，加密二维码耐200%应变。

　　本研究聚焦于开发一种新型的高延展性光学材料，旨在满足柔性显示和智能纺织品等新兴领域对材料性能的多方面需求。传统材料往往在延展性、发光效率与阻燃性之间存在性能冲突，使得实现三者兼得成为一项极具挑战性的任务。为此，研究人员通过创新的分子设计与结构调控，成功构建了一种具备超高延展性、高效发光及优异阻燃性能的聚合物弹性体材料。该材料基于电纺技术制备，不仅实现了卓越的机械性能，还在光学与安全性能方面取得了突破性进展，为下一代可拉伸光电子器件和智能防伪平台提供了坚实的基础。

电纺技术作为制备多功能材料的重要手段，因其能够生成具有精确孔隙率、大比表面积和可调控形貌的纳米纤维膜而备受关注。然而，目前的电纺材料在实现延展性与发光性能的同时，往往忽视了阻燃性这一关键安全指标。相比之下，传统的阻燃策略，如添加大量无机填料或构建多层结构，虽然在一定程度上提升了材料的阻燃能力，却不可避免地影响了其机械和光学性能。这种性能之间的矛盾，限制了可拉伸光电子材料在实际应用中的广泛推广。因此，如何在不牺牲光学性能的前提下，实现材料的高延展性与优异阻燃性，成为本研究的核心目标。

为解决这一问题，研究团队设计了一种动态氢键网络的DEAMP-DAMA共聚物体系。其中，DEAMP（二乙氧基磷酰甲基丙烯酸酯）作为磷基阻燃单元，赋予材料内在的阻燃特性；而DAMA（二氨基甲基丙烯酸酯）则通过可逆的氢键网络，实现机械能的有效耗散，确保材料在极端变形下仍能保持结构完整性。这种分子设计不仅解决了阻燃性与延展性之间的冲突，还通过构建刚性的荧光核心和柔性的连接臂，有效抑制了高应变下的激子猝灭现象，从而保障了材料在拉伸过程中的发光稳定性。此外，研究还引入了一种优化的PU/PDO（聚氨酯/聚二醇）共混体系，使得电纺纳米纤维的平均直径控制在约100纳米，并具有光滑表面、无珠状缺陷的优异形貌。

实验结果表明，该材料在拉伸测试中表现出超高的延展性，达到1851%，同时具备22%的LOI（极限氧指数）阻燃性能，远超普通聚合物材料的阻燃标准。在光致发光量子效率（PLQY）方面，该材料达到了53%，显示出高效的发光能力。基于该TADF聚合物的柔性发光二极管（PLEDs）能够发出明亮的绿色光（CIE坐标为0.26, 0.52），其最大电流效率为3.08 cd/A，表明其在实际应用中具有良好的电致发光性能。更进一步，研究团队利用该材料的前驱体墨水构建了加密的二维码图案，即使在200%应变下，二维码的结构仍能保持清晰，验证了材料在重复拉伸过程中的卓越疲劳抗性和结构稳定性。

值得注意的是，该材料不仅在拉伸性能上表现出色，还具备优异的机械柔韧性，使其能够适应复杂的变形需求。例如，基于该纳米纤维膜的柔性下转换发光二极管（FDC-LEDs）同样展现了出色的机械延展性，为可拉伸光电子器件的进一步发展提供了新的思路。这种将超延展性、高效发光与阻燃性相结合的材料体系，有望在智能穿戴设备、柔性显示屏、安全标签等领域发挥重要作用。

本研究的核心创新在于通过分子设计与结构调控，实现了多个性能参数的协同优化。传统的TADF材料虽然在发光效率方面表现出色，但往往缺乏足够的机械与阻燃性能，难以满足实际应用中的安全与功能性要求。而本研究中的DEAMP-DAMA共聚物体系，则通过动态氢键网络的引入，成功解决了这一难题。氢键网络不仅增强了材料的延展性，还通过分子间的相互作用，提升了材料的阻燃性能。同时，该设计还有效防止了高应变下的荧光猝灭，确保了材料在复杂机械变形下的发光稳定性。

此外，研究团队还通过优化电纺工艺参数，成功制备出具有均匀形貌和良好机械性能的纳米纤维膜。这种纳米纤维膜的制备方法不仅提高了材料的加工效率，还为后续的器件集成提供了便利。通过使用PU/PDO共混体系，研究人员在保持材料延展性的同时，也确保了其在拉伸过程中的结构完整性。这种材料体系的构建，为实现高性能可拉伸光电子材料提供了新的路径。

在实际应用层面，该材料展现出了广泛的前景。例如，在智能纺织品领域，其高延展性与优异的发光性能可以用于开发具有自发光功能的可穿戴设备，提升用户体验与设备功能。在柔性显示屏方面，该材料的高效发光与良好的机械性能，使其成为下一代柔性显示技术的理想候选材料。而在安全防伪领域，该材料的结构稳定性与加密能力，可以用于创建高安全性、可重复使用的防伪标识，提升产品的防伪水平。

本研究不仅在材料设计方面取得了突破，还为可拉伸光电子器件的制备提供了新的技术方案。通过电纺技术，研究人员能够将复杂的分子结构转化为具有优异性能的纳米纤维膜，这为未来开发更多功能集成的智能材料奠定了基础。同时，该材料的多功能性也表明，未来的材料研究应更加注重性能之间的协同优化，而不仅仅是单一性能的提升。

综上所述，本研究成功开发了一种兼具高延展性、高效发光与优异阻燃性能的新型纳米纤维膜材料。这种材料的出现，不仅填补了传统可拉伸光学材料在阻燃性能方面的空白，还为下一代智能穿戴设备和光电子器件提供了重要的材料支持。通过分子设计与结构调控的结合，研究人员实现了材料性能的全面突破，为未来的材料研究与应用拓展了新的方向。