基于有机长余辉发光材料的可编程多级温敏水凝胶：智能传感与加密新策略

针对传统有机长余辉发光材料（OLPLMs）刚性大、响应阈值单一的问题，研究人员通过将OLPLMs与柔性自修复水凝胶复合，开发出可编程多级温敏（53°C/70°C）响应系统，实现了智能传感与动态信息加密，为柔性智能材料设计提供新范式。

　　

在智能材料领域，有机长余辉发光材料（Organic Long Persistent Luminescence Materials, OLPLMs）因其独特的发光性能成为研究热点，尤其在生物成像、防伪和信息加密中展现出巨大潜力。然而，传统OLPLMs依赖刚性晶体基质，导致材料脆性大、响应模式单一（多为二元开关），难以满足复杂环境下的多级温度传感需求。更棘手的是，晶体材料的机械性能缺陷使其无法适应柔性器件集成，严重制约了实际应用。

针对这些挑战，河南科技大学与天津企业科技特派员项目团队创新性地提出"水凝胶-OLPLMs"复合策略。研究人员巧妙利用水凝胶的柔性、自修复特性，结合主客体（host-guest）掺杂技术，成功构建了可在53°C和70°C阈值下呈现多级发光响应的智能系统。这项突破性成果发表于《Dyes and Pigments》，为解决OLPLMs的机械适应性与功能单一性难题提供了全新思路。

关键技术方法
研究采用三苯基膦（TPP）和二苯胺（DPA）作为相变宿主基质，通过熔融共混法将联苯衍生物客体分子嵌入其中；利用聚乙烯醇（PVA）和聚乙二醇（PEG）构建水凝胶网络；通过紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）和荧光寿命成像（FLIM）表征温度依赖的发光行为；自修复性能通过断裂-愈合循环实验验证。

研究结果

1. 材料设计与制备
   通过筛选熔点差异化的宿主分子（DPA 53°C，TPP 80°C），实现了温度触发的阶段性相变。当温度超过阈值时，宿主基质熔融导致客体分子微环境改变，从而精确调控长余辉发光（LPL）强度。

2. 多级温敏响应
   在53°C时DPA相变引发第一级发光衰减，70°C时TPP熔融触发第二级响应。这种"阶梯式"发光变化可通过调整宿主比例实现阈值定制，满足不同应用场景需求。

3. 机械性能突破
   水凝胶复合使材料断裂伸长率达300%，自修复效率超过90%，显著优于传统晶体OLPLMs。切割-愈合后的样品仍保持完整温敏响应功能。

4. 应用验证
   通过设计温度依赖的动态图案显示系统，证实了该材料在高级信息加密和温度映射中的实用性。例如，特定温度下可逐级显示隐藏的二维码信息。

结论与意义
该研究开创性地将OLPLMs与水凝胶特性相结合，突破了晶体材料刚性限制，首次实现可编程多级温敏响应。通过宿主分子熔点的精准调控，使响应阈值可在宽温度范围内定制（实验验证53°C和70°C双阈值）。材料优异的柔性（300%伸长率）和自修复性（>90%效率）解决了OLPLMs机械脆性的核心痛点。

更重要的是，这种"宿主熔点工程"策略具有普适性，通过更换不同相变温度的宿主分子，可灵活拓展至其他刺激响应系统（如压力、湿度）。研究不仅为智能传感材料设计提供了新范式，其模块化组装理念更推动了柔性电子、可穿戴设备等领域的发展。国家自然科学基金（21908043、22178263）等项目的支持，彰显了该成果的战略价值。