近日,教育部重点实验室武海良教授、姚一军副教授在高稳定性荧光可调高分子发光膜、超吸电解质溶液凝胶材料方面取得新进展,在国际知名TOP期刊发表研究论文。研究成果对利用纺织可再生资源加工绿色功能生物基高分子材料,以推动其在高端安全警示织物、热湿管理防护织物等方面应用具有重要参考。

该工作在前期制备的不同形貌纤维素基微凝胶基础上(Carbohydrate Polymers, 2021, 269, 118265),提出了一种采用中空微球包覆疏水荧光染料制备高稳定、荧光可调和柔性高分子发光膜的方法。其主要策略是:中空微球体系中存在疏水相互作用、分子内/分子间氢键作用、明胶蛋白质产生的静电斥力及中空疏水微区,其中疏水相互作用和分子内氢键可将荧光分子稳定负载到疏水微区,避免外界环境对荧光分子干扰,增强荧光稳定性;静电斥力和疏水微区可改善荧光分子分布,降低荧光分子聚集;上述作用相互协同有利于增强荧光微球发光强度和稳定性,荧光强度可通过疏水染料FITC负载量、烷基链长度和取代度及中空微球浓度进行调控。本工作不仅可以提高疏水荧光染料在水中分散性,还可以防止染料脱落和聚集,对解决具有聚集诱导淬灭效应的荧光分子易聚集和稳定性差的问题具有重要意义,为制备环境友好型特异性强的高分子荧光材料提供了一种简便、绿色、通用的方法。
SEM、DLS、AFM、UV-vis、荧光光谱为FITC在中空纤维素基微球的成功封装提供依据,不同包覆量的微球膜在365nm紫外光刺激下均显示出绿色荧光且荧光强度可调。所得荧光膜显示了较强的紫外光吸收能力、优异的光学稳定性及可折叠和易卷绕特性。与晶须状纤维素基微凝胶负载荧光染料构建的发光膜相比,本工作获得的中空微球荧光膜具有更高的耐溶剂性、水接触角和热稳定性。除此之外,由于纤维素材料固有的大分子特性和中空荧光微球的高稳定和易成形能力,荧光材料可加工成易于使用、经久耐用和用途广泛的涂层材料和纤维,在发光器件、特殊场景警示、智能标签、防伪材料等领域具有潜在的应用价值。
相关工作以“Tunable Photoluminescent, Water-Resistant and FlexibleFilms Prepared Using Hollow Cellulose-Based Microspheres Encapsulating Hydrophobic Fluorescent Dyes”为题发表在Chemical Engineering Journal期刊(SCI一区TOP,IF=15.1)。纺织科学与工程学院姚一军副教授为论文第一作者兼通讯作者,武海良教授为共同通讯作者。实验室研究生薛囝囡、郝可鑫、曹婍、付岽等参与了本工作。