刺激响应的余辉现象来自发光液晶弹性体

《Advanced Materials》：Stimuli-Responsive Afterglow from Luminescent Liquid Crystal Elastomers

将磷光材料与液态晶体弹性体结合，开发出具有超长余辉（最长1200秒）、机械柔韧性和多刺激响应的光学编码与追踪材料。通过热、光、机械刺激实现散射-透明动态切换与多色磷光编码，可制备自编程发光软轮和光纤，支持实时追踪与暗环境信号传递。

　　本文介绍了一种新型的刺激响应型发光聚合物材料，该材料结合了无机超长余辉磷光材料与可变形的液晶弹性体（LCE）的特性，从而实现了在黑暗环境中具有可编程和可逆的信息编码、信号传递和跟踪功能。这种材料在机械、热或光刺激下可以实现从散射到透明的可逆转变，展现出多模态解码能力，为动态光学设备、编码、防伪和柔性机器人等应用提供了新的可能性。

在黑暗中，材料能够持续发光达1200秒，这一特性使其在需要持久光学信号的场景中具有显著优势。传统的发光材料通常依赖静态矩阵和有机磷光体，导致其在灵活性、加工性和对多种刺激的响应性方面存在局限。相比之下，本文提出的系统通过将磷光体与可变形的LCE结合，不仅提升了材料的机械性能，还赋予其对光、热和机械刺激的响应能力，从而实现信息的动态加密和解密。

研究中使用的磷光体主要包括两种，分别是绿色发射的SrAl₂O₄:Eu²⁺, Dy³⁺和蓝色发射的Sr₂MgSi₂O₇:Eu²⁺, Dy³⁺。这些磷光体具有优异的光热稳定性和超长余辉特性，适合用于需要持久发光的场合。为了增强材料对光的响应能力，研究团队还引入了一种荧光染料Lumogen R305，使得材料在不同光照条件下可以呈现出不同的光学输出，包括荧光和磷光。

材料的制备过程采用了溶剂铸造和热压技术，将磷光体和光热转换染料均匀分散在LCE基质中。这种工艺不仅保持了材料的发光性能，还确保了其可加工性和结构完整性。制备的磷光体复合材料在白天看起来平淡无奇，但在黑暗中可以呈现出结构化的发光图案，同时还能在受热或光照时发生形状变化，从而实现信息的多重解码。

此外，研究团队还开发了一种可编程的多色磷光体软执行器，其在白天几乎不可见，但在黑暗中可以显示出独特的绿色或蓝色磷光图案。这种执行器在热、光或机械刺激下可以实现从散射到透明的可逆状态转换，使其在黑暗中能够实时跟踪和显示其变形情况。这种特性为构建具有自感知和自报告能力的柔性机器人提供了新的思路。

研究还进一步扩展了材料的应用范围，通过3D打印技术制备了具有自发光功能的纤维执行器，能够在光照下弯曲并留下可追踪的荧光轨迹。这些纤维执行器能够在黑暗中持续发光，同时在移除光照后仍能保留其运动路径的痕迹，实现了光引导下的动态响应和自我追踪功能。此外，通过真空热成型技术，研究团队还成功制备了发光的半球形结构，其表面在黑暗中均匀持续发光，展示了该材料在复杂几何形状中的应用潜力。

实验结果表明，这些发光材料不仅在光、热和机械刺激下具有优异的响应性，而且在长期储存和不同环境条件下仍能保持其发光性能和机械性能的稳定性。这表明该材料具备实际应用的可行性，尤其是在户外、隐蔽通信和智能传感等领域。

该研究的创新点在于，通过将磷光体与LCE结合，成功构建了一种既具有持久发光能力又具备动态响应特性的智能材料。这种材料可以用于开发新型的动态光学设备，如自发光的机器人、可编程的光信号传输系统以及具有高安全性的防伪材料。通过多模态的刺激响应机制，材料能够在不同的环境条件下展示不同的光学状态，从而实现信息的加密和解密。

进一步研究的方向可能包括优化材料的发光效率和响应速度，拓展其在不同应用场景中的适应性。此外，探索更多种类的磷光体和染料组合，以实现更丰富的颜色和更复杂的编码方式，也是未来研究的重要方向。通过这些努力，研究团队希望推动发光材料向更智能、更灵活的方向发展，使其能够更好地满足现代科技对动态光学功能的需求。