室溫磷光（RTP）水凝膠表現出巨大的潛力，但表現出較差的機械性能（拉伸強度<1?MPa）和不可調節的RTP性能，阻礙了其實際應用。

2024年12月4日，東北林業大學陳志俊教授、李淑君教授、英國巴斯大學Tony D. James在國際知名期刊Nature Communications發表題為《Room temperature phosphorescent wood hydrogel》的研究論文，劉瑞霞為論文第一作者，陳志俊教授、李淑君教授、Tony D. James為論文共同通訊作者。

陳志俊，東北林業大學材料科學與工程學院教授，國家級“四青”人才。2017年博士畢業于德國馬普高分子所。

陳志俊教授的研究方向為林木資源的光理化特性與高效轉化，以通訊作者身份在Nat. Commun.、Angew.、Matter等領域高水平期刊發表論文50余篇。

李淑君，東北林業大學材料科學與工程學院教授。1995年、1998年、2001年本碩博均畢業于東北林業大學，博士畢業后留校任教。

李淑君教授的主要研究方向為木材化學及樹木提取物深加工，已發表論文百余篇。

在這里，作者通過丙烯酰胺在脫木質素木材存在下的原位聚合來開發木材水凝膠（W-水凝膠）。

由于脫木素木材和聚丙烯酰胺成分之間的分子相互作用，W-水凝膠表現出38.4 MPa的拉伸強度和綠色RTP發射，壽命為32.5 ms。此外，利用乙醇處理W-水凝膠后，拉伸強度和RTP壽命增加至153.8 MPa和69.7 ms。

值得注意的是，W-水凝膠的機械和RTP性能通過交替“乙醇和水”處理而改變。此外，W-水凝膠用作能量供體，以便通過能量轉移過程使用RhB產生紅色余輝發光。利用這些特性，W-水凝膠被加工成多種基于水凝膠的發光材料。

圖1：W-水凝膠的制備示意圖

圖2：W-水凝膠的機械和室溫磷光性能

圖3：W-水凝膠的作用機制

圖4：W-水凝膠與RhB之間的TS-FRET

圖5：W-水凝膠的加工和應用

綜上，在這項研究中，作者開發了一種基于脫木質素木材的室溫磷光水凝膠（W-水凝膠），通過原位聚合丙烯酰胺制備，具有38.4 MPa的高拉伸強度和32.5 ms的綠色磷光發射壽命，通過乙醇處理后，這些性能可進一步提升至153.8 MPa和69.7 ms。

研究結果表明，W-水凝膠的機械性能和磷光性能可通過“乙醇和水”的交替處理進行可逆調節，此外，W-水凝膠還能作為能量供體，通過能量轉移過程與羅丹明B（RhB）產生紅光余輝發射。

該研究提供了一種高性能、可調節的室溫磷光水凝膠材料，其在生物成像、有機發光二極管（OLED）、防偽應用和智能傳感器等領域具有廣泛的應用前景，特別是在需要可調機械性能和光學性能的場合。此外，W-水凝膠的可持續性和低成本生產潛力使其在實際應用中具有優勢，為高性能室溫磷光水凝膠的大規模生產提供了一種實用方法。

Liu, R., Guo, H., Liu, S.?et al.?Room temperature phosphorescent wood hydrogel.?Nat. Commun.?(2024).?