Extrusion-induced topological evolution mediated polymer-based flexible full-color circularly polarized luminescent materials towards 3D printing
本研究提出了一种结合手性微交联双网络与挤出诱导拓扑演化的策略，用于制造具有可调力学性能和3D打印性的全彩色圆偏振发光材料，从而实现复杂手性光学器件的自动化制造。
原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 这是对下方论文的AI生成解释。它不是由作者撰写或认可的。如需技术准确性，请参阅原始论文。 阅读完整免责声明
想象一个这样的世界：你智能手表上的屏幕，或是汽车里的显示屏，可以弯曲、拉伸并缠绕在你的手腕上而不会破裂，同时还能投射出一种具有特殊深度感的图像，让3D电影看起来栩栩如生。这就是柔性电子技术的愿景，但材料本身一直是一个主要的障碍。大多数能够产生这些特殊3D图像的材料，要么因过于脆弱而无法弯曲，要么因过于流动而无法保持形状。它们通常需要刚性的容器或复杂的化学设置，这使得将它们打印成定制形状变得几乎不可能。科学家们长期以来一直在寻找一种既能随人体运动般柔软，又能被塑造成复杂设计且足够坚固，同时还能保持发射特定方向旋转光（这种特性被称为圆偏振发光）能力的材料。
在一项新的研究中，研究人员通过一种巧妙结合了化学与物理的方法，开发出了一种制造此类材料的方式。他们创造了一种凝胶状物质，这种物质在静止时表现得像一种浓稠的浆料，但在挤压时又能平滑流动。一旦被挤出，这种浆料会瞬间转化为一种坚固且具有弹性的结构，并发出鲜艳的光彩。这种转变的关键在于，当这些凝胶被强行通过狭窄的开口时，其内部分子是如何重新排列的。通过将凝胶挤过注射器，研究人员触发了材料内部结构的改变，导致长链分子排列并锁定在一起。这一过程不仅使凝胶变得更加坚韧和具有延展性，还增强了它发射具有特定自旋光的能力，使色彩更加明亮且清晰。
团队首先设计了一种特殊的塑料分子，这种分子侧面带有微小的钩子。他们将这些分子与另一种类型的塑料以及一种手性物质（一种具有像左手或右手一样“手性”的物质）混合在一起。这种混合物形成了一种前驱凝胶，它足够柔软且具有流动性，可以被推入注射器。当研究人员挤出这种凝胶时，挤压产生的物理作用力充当了催化剂。它促使分子链向特定方向定向，并形成新的、强大的连接。研究人员将这一现象称为“挤出诱导拓扑演变”，它将原本脆弱、软塌塌的凝胶转变为一种坚固、自支撑的材料。结果是，这种凝胶可以被拉伸至原始长度的三倍以上而不破裂，同时仍能保持发射强烈圆偏振光的特性。
这项发现之所以特别令人兴奋，是因为研究人员能够调节这种材料以产生全光谱的颜色。通过稍微改变主塑料分子的化学结构，他们创造出了发出蓝色、绿色和红色光芒的版本。他们甚至将这些不同颜色的凝胶混合在一起，创造出一种发出明亮纯白光的材料。这种多功能性意味着同样的基本方法可以用于创造各种各样的视觉效果。团队展示了这些凝胶可以用作3D打印机的墨水。无需任何额外的粘合剂或支撑结构，这种凝胶就可以逐层打印以构建复杂的、多色的物体。打印出的形状能够保持其形态，可以弯曲和扭转，并且能持续发出其特定的颜色和旋转光特性。
研究还表明，这些凝胶的特性可以在打印后进行精细调节。通过让打印出的物体暴露在光照和一种二次化学试剂下，研究人员可以根据最终产品的需求，使其变得更硬或更具柔韧性。这种控制水平表明，这些材料可以用于制造贴合皮肤的可穿戴设备、可以卷起来的柔性显示器，甚至是无法被复制的高级安全标签。这种将这些材料直接打印成复杂形状的能力，为大规模制造软性手性光学器件打开了大门，让我们离实现电子设备像人体一样灵活且适应性强的未来又近了一步。
您所在领域的论文太多了？
获取与您研究关键词匹配的最新论文每日摘要——附技术摘要，使用您的语言。