Supramolecular Entanglement Driven Emissive Aggregate Enabling Room‐Temperature Phosphorescence Hydrogels with Ultra‐Stretchability and Crack‐Tolerance

磷光 量子纠缠 自愈水凝胶 超分子化学 聚集诱导发射 材料科学 骨料(复合) 化学 光化学 荧光 纳米技术 分子 高分子化学 量子 有机化学 物理 量子力学
作者
Weihao Feng,Fen Li,Zizhen Jiang,Chaojun Yue,Guang‐Qiang Yin,Ning Zhu,Kai Zhang,Tao Chen,Wei Lu
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
标识
DOI:10.1002/ange.202505192
摘要

Polymeric room temperature phosphorescence (RTP) hydrogels are emerging candidates for many advanced photonic applications. Unfortunately, phosphorescence of the introduced RTP chromophores can easily be quenched in water‐swollen hydrogel networks, limiting their luminescence performance and application adaptability. Herein, we propose a supramolecular confinement‐entanglement synergy strategy to produce ultra‐stretchable RTP hydrogels by in‐situ polymerizing high‐concentration 2‐(acryloyloxy)ethyl trimethylammonium chloride (AETC) in the presence of pre‐assembled 4‐biphenylboronic acid@β‐cyclodextrin (4‐BB@β‐CD) emissive aggregates. The hyper‐entangled poly(AETC) (PAETC) chains, formed under water‐limiting conditions, synergistically densify the 4‐BB@β‐CD aggregates through supramolecular confinement, effectively suppressing molecular vibrations and stabilizing triplet states. Impressively, the hydrogels exhibit intense afterglow and ultra‐long phosphorescence lifetime up to 1.1 s under room conditions. Crucially, the entanglement‐dominated physical network free of static chemical crosslinking enables continuing chain disentanglement during stretching for efficient energy dissipation. Segment length between physical entanglement points can thus be significantly enlarged to reduce network fracture and avoid crack propagation, achieving record‐breaking uniaxial/biaxial (21,000%/10,000%) stretchability. Even the notched hydrogels are capable of being unprecedentedly stretched to 20500% and exhibit a fracture energy as high as 157 kJ m⁻², demonstrating intrinsic crack‐tolerance. This study opens new avenues of polymeric RTP hydrogels by bringing superior mechanical performance and should merit their application exploration.
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