Polymer-constrained excimer enables flexible and self-healable optoelectronic elastomer for mechanical sensor；Nature Communications；Shuyu Zheng, Dazhe Zhao, Nengjie Cao, Jiajia Zhou, Junwen Zhong, Haobing Wang.

研究背景

　　随着可穿戴技术的发展，对高性能、柔性和自修复的光电材料的需求不断增加。这些材料需要具备轻质、耐用以及能够捕捉和传输多维信号（如光学和电学信号）的能力。然而，传统高性能材料通常存在刚性高或需要在非功能性基质中分散等问题，限制了其在可穿戴设备中的效率和耐久性。因此，开发兼具机械柔韧性、自修复特性和高光/电灵敏度的材料成为一个重要研究方向。

研究内容

　　华南理工大学前沿软物质学院、先进造纸与纸基材料全国重点实验室王号兵教授、周嘉嘉教授及澳门大学钟俊文博士团队将纳米级萘 - 萘微相分离引入聚异戊二烯基质中，使烯烃共聚物在无外部刺激的室温条件下具备优异的力学性能、高柔韧性和本征自修复能力。值得注意的是，通过采用 “聚合物受限激基复合物” 策略，这些共聚物展现出卓越的光致发光性能，借助萘 - 萘激基复合物的形成实现了超高光致发光量子产率（PLQY＞98%）。实验与理论分析表明，在柔性顺式 - 1,4 - 聚异戊二烯链段的包裹作用下，纳米级萘聚集体在紫外光刺激下形成稳定的激基缔合物，从而产生极高的荧光量子效率。此外，萘的纳米级聚集赋予这些共聚物优异的驻极体性能，使其成为适用于机械手等设备的光 - 电 - 力传感器的理想材料。

文章亮点

• 超高光致发光量子产率：通过“聚合物限制的激基复合物”策略，实现了超过98%的超高光致发光量子产率，显著优于传统荧光材料。

• 室温自修复能力：共聚物在室温下无需外部刺激即可快速自修复，修复后的材料能够恢复其原始的机械性能，展现出优异的自愈合特性。

• 优异的驻极体性能：共聚物表现出卓越的驻极体性能，能够在超过30天内保持高表面电位，适用于长期稳定的电学应用。

• 多功能集成：共聚物同时具备自修复、高荧光效率和驻极体行为，使其在可穿戴技术和机器人手部的光电机械传感器中具有广泛的应用前景。

• 纳米尺度微相分离：通过纳米尺度的萘基-萘基微相分离，实现了机械性能和光学性能的双重优化，为高性能光电材料的设计提供了新思路。

总结与展望

　　作者通过引入纳米尺度的萘基-萘基微相分离，成功开发了一系列具有优异机械性能、自修复能力和超高光致发光效率的1-乙烯基萘和异戊二烯共聚物（PNI）。这些共聚物在紫外光照射下形成稳定的激基复合物，实现了超过98%的光致发光量子产率，同时展现出超过30天的卓越驻极体性能。这种“聚合物限制的激基复合物”策略不仅显著提高了材料的光学性能，还使其在室温下具备快速自修复能力，修复后的材料能够恢复其原始的机械性能。实验和理论分析进一步揭示了激基复合物的形成机制及其对光学性能的影响。这些共聚物的多功能集成特性——包括自修复、高荧光效率和驻极体行为——使其成为下一代可穿戴技术和机器人手部光电机械传感器的理想材料。未来的研究将聚焦于进一步优化材料性能，探索其在实际应用中的潜力，例如开发更高效的光学传感器、电子皮肤和人机交互界面。此外，这种聚合物设计策略为高性能光电材料的开发提供了新的思路，有望推动可穿戴技术和柔性电子领域的发展。

论文信息

　　相关研究成果以“Polymer-constrained excimer enables flexible and self-healable optoelectronic elastomer for mechanical sensor”为题发表于《Nature Communications》期刊。华南理工大学Shuyu Zheng博士为论文第一作者，华南理工大学王号兵教授、周嘉嘉教授及澳门大学钟俊文博士为论文共同通讯作者。

　　论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-65539-9

部分通讯作者简介