磷光材料設計
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-05
磷光材料設計的視頻教程
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磷光材料設計的實例教程
近日，華東理工大學費林加諾貝爾獎科學家聯合研究中心的田禾院士和馬驤教授團隊設計了一種利用離子型聚合物外部重原子效應和剛性離子鍵網絡的摻雜純有機室溫磷光（RTP）體系，構建了能直接從傳統熒光染料出發，不經化學修飾設計磷光材料的普適策略。該成果近期以“Activating Room-Temperature Phosphorescence of Organic Luminophores via External Heavy-Atom Effect andRigidity of Ionic Polymer Matrix”為題，發表于國際著名期刊Angew. Chem. Int. Ed.(DOI: 10.1002/anie.202108025)。
室溫磷光（RTP）是一種不同于熒光的發光現象，在防偽材料、分子開關和生物成像等領域有著廣泛的應用并得到了廣泛關注。與傳統的無機或金屬-有機磷光體系相比，純有機RTP材料具有毒性低、成本低和可加工性好等優勢。純有機RTP材料可以通過結晶誘導磷光機制獲得。近年來通過共聚等策略實現的無定形RTP材料在一定程度上避免了晶態材料需要嚴格生長條件和重復加工方面的缺陷。然而，上述種種方法大部分都需要精巧的分子設計和復雜的合成手段。有機發光材料領域迫切需要直接從現有的熒光染料出發、無需任何化學修飾來設計純有機磷光材料的構建策略。
該策略利用了一種具有外部重原子效應和剛性網絡的離子型聚合物基質（PAB），構建了一種新型的摻雜RTP體系。PAB具有溴離子，可以在摻入其中的染料受激發后通過外部重原子效應促進其系間竄越（ISC）過程，從而誘導其激發三重態的產生。
展開 發光隱形材料，特別是室溫磷光材料，具有長發光壽命和獨特的單線態-三線態躍遷等優異特征，且其磷光發射可以消除短壽命的熒光和光散射背景，能起到非常顯著的加密效果，是光子加密信息的重要載體。其在信息安全領域廣泛應用，具有非常高的經濟價值，因而引起了科學家的極大研究興趣。
室溫磷光碳量子點具有高光穩定性、低毒性、生物相容性好、低能耗的制備過程等優勢，使其在高信息安全領域具有非常潛在的應用價值。特別是自保護的室溫磷光碳量子點有以下幾點優勢：1、無需考慮基質輔助的氧隔離層就可以實現室溫下高效磷光發射；2、外界刺激可以直接作用于裸露的碳量子點，有利于設計具有外界刺激響應性的磷光傳感器；3、可以通過噴墨打印技術實現復雜的圖案設計；4、磷光性能可以實現時間維度和空間維度的高安全信息保護。但是目前報道的絕大多數基于碳量子點的室溫磷光材料中，需將碳量子點嵌入到基質中才能獲得室溫磷光發射現象。如何實現碳量子點的自保護磷光性能仍然存在巨大挑戰。
近日，天津大學材料學院封偉團隊采用一步水熱法制備了具有自保護超長室溫磷光性能的氟氮雙摻雜碳量子點（FNCDs）。在雙溶劑體系（N’N-二甲基甲酰胺/乙腈）的水熱法過程中，碳源在高溫下被碳化和成核的同時，氮元素和氟元素同步摻雜進入FNCDs中。當雙溶劑體系中的溶劑體積比為1:1時，氟含量和氮含量分別達到了7.29At%和14.13At%。且FNCDs中含有大量的氨基和半離子型C-F鍵，因而具有很好的水溶性。FNCDs中大量的共軛C-N/C=N結構具有減低的單線態-三線態能帶隙，促進第一單線態（S1）到第一三線態（T1）的系間轉移。無需任何氧氣隔離處理，FNCDs只需涂在濾紙上即可產生自保護室溫磷光性能，其中磷光壽命高達1.21s。FNCDs表現出優異的熒光pH穩定性和自保護室溫磷光pH響應性。
展開 【引言】
長余輝有機室溫磷光（RTP）材料由于在生物成像、數字加密和光電器件等方面具有潛在的應用而備受關注。由于純有機分子的旋軌耦合比較弱和三線態對溫度和氧氣高度敏感，長期以來有機材料被認為是沒有磷光的。最近，有研究證明一些純有機化合物表現出高效的固態RTP，但其發光效率和壽命不可兼得。縱觀目前的純有機室溫磷光材料，有些是效率高但壽命短，有些是效率低但壽命長。為了解決這一難題，幾個課題組設計芳香類羰基化合物，期望利用混合的n/p基團來不同程度地調控磷光效率和壽命。但這種方案也是部分成功，部分失敗。所以，闡明有機RTP材料的發光機制，構建普適的磷光分子設計規則是此領域面臨的一項巨大挑戰。
【成果簡介】
清華大學帥志剛教授和中科院化學所彭謙副研究員（共同通訊）等人提出了一對分子描述符來表征磷光效率和壽命。由羰基和π-共軛片段組成的典型RTP體系，其激發態可以視為n→π*躍遷（α）和π→π*躍遷（β）兩組分的組合，即α + β = 1。他們基于光致磷光的基本光物理過程，特別是單線態與三線態相互轉化所遵循的El-Sayed規則，引入了分子描述符γ和β，其數值的大小與分子單/三線態激發態的（n，π*）和（π，π*）躍遷成分有關。結合量子力學/分子力學（QM/MM）方法，他們揭示了分子描述符（γ，β）與磷光效率和壽命以及旋軌耦合之間的關系。他們提出，大的γ和β值有利于有機材料中強的、長壽命的RTP。這些分子設計原則，已被實驗所證實和報道。
展開 刺激響應性發光材料因在信息存儲、防偽和光電器件等領域的潛在應用而受到科研工作者們的廣泛關注。迄今為止，雖然已經有較多的刺激響應發光材料被報道，但大部分都是基于熒光的。對于這些材料，在外部刺激下只能監測到發光顏色或強度的改變。因此，如果能夠從另一個維度，例如發射壽命，來監測其刺激響應特性，則可以拓展其在更多領域的實際應用。
有機室溫磷光材料由于其低毒性、長發光壽命和大斯托克斯位移等優點在近幾年受到了極大的關注。特別是與短壽命的熒光材料相比，其肉眼可見的長余暉發光更有利于其發展成為刺激響應材料。盡管如此，關于刺激響應性室溫磷光材料的探索仍處于初級階段。
近日，李振教授團隊在刺激響應性的純有機室溫磷光研究方面取得突破。他們通過將磷光發色團DPP-BOH與聚合物基質PVA在水溶液中共價連接，得到了一種新型的刺激響應性室溫磷光材料。由于芳基硼酸和聚乙烯醇之間形成B-O共價鍵以及PVA鏈間的氫鍵相互作用提供的剛性環境，所制備的聚合物薄膜表現出超長的室溫磷光，壽命達2.43 s，磷光量子產率為7.51%。有趣的是，水分子會破壞相鄰PVA鏈間的氫鍵，從而改變該系統的剛性。因此，該薄膜的室溫磷光特性對水、熱刺激非常敏感。進一步地，通過在該體系中引入另外兩種長波發射的熒光染料，聚合物薄膜的余輝顏色能夠通過能量轉移從藍色調節到綠色再到橙色，并同時兼具刺激響應特性。最后，基于這三種長余輝材料的水/熱刺激響應、多色調控以及完全水溶液處理等特點，它們被成功地應用于信息防偽、絲網印刷和指紋記錄等領域。
展開 近日，華東理工大學費林加諾貝爾獎科學家聯合研究中心田禾院士、馬驤教授團隊在純有機室溫磷光（RTP）研究領域取得了新突破，報道了一種可以構建高效有機RTP流體材料的通用策略，相關研究成果已在線發表于《德國應用化學》 (Angew. Chem. Int. Ed. 2021, DOI: 10.1002/anie.202107323)。
眾所周知，純有機體系的三重激發態容易在高溫和氧氣環境中失活，因此開發有機染料在極端條件下的三重態發光功能已經成為這個領域重要的研究議題。相比于固體有機RTP材料，流體有機RTP材料可以應用于更多特殊應用情景中，比如用于不規則表面的涂層發光等。此外，高溫磷光有機染料在很多情景下亦具有重要的應用價值，因此發展具有高溫磷光發射的流體純有機磷光材料的通用性構建策略具有重要意義和價值。構建純有機RTP材料的主要設計思路之一是通過構建染料分子的剛性外部環境以抑制三線態激發態回到基態的非輻射失活過程。因此，柔性軟材料一直被認為難以作為剛性化基質抑制三重激發態的非輻射失活以產生高效室溫磷光。目前只有極少數量子效率很低的流體有機RTP材料的報道。
該團隊報道了一種可以構建高效流體有機RTP材料的通用策略：通過低共熔策略將多個高熔點的純有機組分混合加熱，就可以制備出了一系列在室溫環境下具有流動能力的基質。此基質具有宏觀流體性能，且可以有效抑制流體中摻雜的有機磷光染料的非輻射失活和氧氣猝滅效應，甚至讓只能在室溫或是低溫條件下發光的有機磷光染料在高溫（85℃）時也可以發射中等強度的磷光。
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原始文獻：《Mechanical modelling of indentation-induced densification in amorphous silica》
該文章為了模擬非晶態二氧化硅的壓縮力學性能，把拉伸與壓縮分開處理：拉伸側采用熟悉的 von Mises 屈服，壓縮側則切換到 cap 屈服面。這樣的設計，正好對應了非晶二氧化硅在壓痕加載下“既會發生剪切塑性，又會發生永久致密化
2025年12月15日，材料斷裂力學領域迎來一篇重量級綜述。哈佛大學鎖志剛教授團隊在頂級期刊《Chemical Reviews》上發表了題為“Thermodynamic and Molecular Origins of Crack Resistance in Polymer Networks”的綜述論文，其作者為陳哲琪博士、鎖志剛教授。該論文系統性地為高分子材料的“抗裂性”研究構建了從熱力學框架到分子設計原理的清晰圖譜
復合材料設計與制造一體化仿真4個月前
【線上＋線下】第二期PAM-COMPOSITE復合材料成型工藝仿真培
訓
復合材料力學
復合材料力學
2025年12月30日 14:33 陜西
PAM-COMPOSITE軟件功能涵蓋：
纖維織物的懸垂和模壓成型
樹脂傳遞模塑 (RTM)、高壓 RTM 和壓縮
展會時間：2026年5月20日-22日
展會地點：武漢·中國光谷科技會展中心
預計30000㎡+展出面積；30000名+專業觀眾；400家+領先展商
同期舉辦：中國（武漢）數字經濟產業博覽會
在國家大力推動下，國內集成電路產業逐漸形成了以北京為核心的京津翼地區、以上海為核心的長三角地區、以深圳為核心的珠三角地區、以四川、重慶、湖北、湖南、安徽等為核心的中西部地區四大產業聚集區
主動變形智能復合材料
設計與變形模擬報告
2021年6月
目錄
一、引言 1
二、研究內容 1
2.1 結構復合材料基本力學屬性 1
2.2 MFC 基本力學屬性 2
三、仿真分析理論基礎 3
3.1 MFC 的驅動與傳感性能分析
摘 要
為了準確預測零件強度和吸收能量，Envalior通過高應變率拉伸實驗創建了Digimat材料卡片。Digimat材料卡片能夠模擬各向異性粘彈性/粘塑性材料行為。此外，材料卡片中包含失效指標，使用戶能夠通過有限元分析（FEA）結果的后處理快速輕松地識別關鍵位置。
Part.01
引 言
在設計承重部件時，可預測性是關鍵。可預測性縮短了開發時間，實現了首次正確的設計，
PART.01
背景介紹
材料數據在工程設計中起著至關重要的作用，但是通過實驗測試的方法不僅成本昂貴且研發周期較長。隨著使用的材料越來越復雜，包括成分、環境條件等多種因素，為了獲得材料數據需要進行大量測試，如何快速高效的獲得材料數據成為一個關鍵問題。
近年來人工智能（AI）和包含的機器學習（ML）發展迅速，利用AI/ML技術可以提供一種新方法來節約生成大型數據集的時間、精力和費用。所以材料供應商已逐步開始探索人工智能的潛力
【前言】
形狀記憶合金（Shape memory alloy, SMA），也叫形態記憶合金、鈦鎳記憶合金，它是由Ti（鈦）-Ni（鎳）材料組成，經過多道工序制成的絲，我們簡稱鈦絲，可以通過電路驅動鈦絲發生運動。相比于傳統的電機、電磁鐵動力，鈦絲是一種新型的動力元件。鈦絲驅動技術目前已經在航空航天、洲際導彈、無人機、手機、汽車、機器人等科技領域投入使用。
本文通過分享、普及鈦絲驅動技術的可靠性設計
Digimat是一款專注于多尺度復合材料非線性材料本構預測和材料建模的商用軟件包。Digimat能夠幫助用戶預測多相材料的宏觀性能，支持的材料范圍涉及包含連續纖維、長纖維、短纖維、纖維編織、晶須、顆粒、片層等所有增強相和包括樹脂基、金屬基和陶瓷基在內的多類基體材料。廣泛的軟件接口可以為幾乎所有的主流有限元程序提供材料模型或進行多尺度的耦合分析。多尺度的分析結果使得對材料和結構的失效預測更加準確
CINNO Research產業資訊，根據韓媒Newsfreezone報道，慶尚國立大學自然科學學院化學系金允熙教授宣布，通過與慶熙大學的趙長赫教授研究團隊共同研究，成功優化了鉑系藍色磷光材料的置換器，提高了高性能藍色有機發光元件(OLED)的穩定性。
(左起)慶尚國立大學金允熙教授、李慶碩博士、慶熙大學權長赫教授、鄭永勛博士
磷光摻雜材料由有機配體分子結合在如鈀和鉑這樣的重金屬中，通過單重態和三重態之間的系間轉移
