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房喻教授課題組打造超薄近紅外透過薄膜，助力夜視設(shè)備與信息加密

文章來源：賢集網(wǎng) 更新時間：2024-09-24 15:16:30

在科技飛速發(fā)展的當(dāng)今時代，近紅外（NIR）透過材料正逐漸展現(xiàn)出其在多個重要領(lǐng)域的巨大潛力。然而，傳統(tǒng)材料在應(yīng)用中面臨著諸多挑戰(zhàn)，而陜西師范大學(xué)房喻教授課題組的一項重大研究成果，為解決這些問題帶來了新的突破。

一、近紅外透過材料的應(yīng)用前景與挑戰(zhàn)

近紅外透過材料在安全成像、光學(xué)檢測、夜視成像、法醫(yī)應(yīng)用和防偽等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)的無機材料雖有良好的 NIR 透過能力，但存在柔韌性差、易碎、難以加工等問題，不適用于柔性可穿戴設(shè)備。有機材料雖具柔韌性和可調(diào)控的光學(xué)性能，但大多數(shù)有機分子吸收范圍狹窄，難以實現(xiàn)全面的紫外 - 可見光區(qū)域光干擾消除。此外，材料的厚度和透過率之間存在權(quán)衡，增加有機分子含量雖能降低可見光干擾，但會導(dǎo)致 NIR 透過率下降和薄膜厚度增加。因此，開發(fā)高質(zhì)量的可見光不透過但 NIR 透過的有機材料亟需新的策略。

二、房喻教授課題組的重大突破

新型近紅外透過薄膜的研發(fā)

近日，陜西師范大學(xué)房喻教授課題組在國際著名期刊《Nature Communications》發(fā)表重要研究成果。他們成功開發(fā)了一種基于去質(zhì)子化誘導(dǎo)分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移的新型近紅外透過薄膜。

研究團隊設(shè)計并合成了含苝單酰亞胺的新型四配位硼化合物 PMI - CBN。通過去質(zhì)子化誘導(dǎo)的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移機制，該化合物在 709 nm 至 943 nm 的波長范圍內(nèi)表現(xiàn)出紅移吸收。將其與 PMMA 進行復(fù)合后，得到的薄膜在可見光區(qū)域幾乎不透光（TVis <1%），但在近紅外區(qū)域具有極高的透過率（TNIR> 90%）。

薄膜性能的優(yōu)化與測試

作者優(yōu)化了 PMI - CBN 吸收劑在薄膜中的摻雜含量。隨著 PMI - CBN 吸收劑含量從 0 增加到 9.5 wt%，可見光透過率降低至 1%，而近紅外透過率基本保持不變，僅在截止波長處有輕微紅移，薄膜顏色也從綠色逐漸變?yōu)楹谏?/span>

進一步對薄膜的柔性、均勻性以及穩(wěn)定性進行測試。彎曲試驗表明 NIR 透過薄膜能夠自支撐且具有柔性。通過截面掃描電子顯微鏡（SEM）測試得到薄膜厚度約為 16 µm。隨后，將其分別暴露在 90% 濕度、100 oC 高溫或 1 kW m-2 的光照條件下，仍能保持光學(xué)性能的穩(wěn)定。

三、房喻教授的卓越貢獻與成就

國際薄膜熒光傳感領(lǐng)域領(lǐng)軍人物

房喻教授是國際薄膜熒光傳感領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物。他主要從事功能表界面與凝膠化學(xué)研究。面向公共安全重大需求，聚焦薄膜熒光傳感研究，發(fā)展了單層化學(xué)、組合設(shè)計和界面限域動態(tài)聚合等敏感薄膜創(chuàng)制策略，揭示了 “動態(tài)傳能、特異結(jié)合、微環(huán)境效應(yīng)” 傳感新機制，首創(chuàng)了疊層式傳感器結(jié)構(gòu)，打破了國外壟斷，研制了超靈敏隱藏爆炸物熒光氣相探測儀和國際首創(chuàng)的毒品薄膜熒光傳感器。

孵化了深圳礪劍防衛(wèi)技術(shù)有限公司，探測裝備在國內(nèi)外獲得廣泛應(yīng)用。圍繞先進基礎(chǔ)材料創(chuàng)制，首創(chuàng)了小分子膠凝劑穩(wěn)定的凝膠乳液，突破了分散相體積分數(shù)不能低于 74% 的限制，顛覆了凝膠乳液傳統(tǒng)認知，拓展了凝膠乳液模板應(yīng)用，實現(xiàn)了輕質(zhì)高強高分子泡沫材料品種和工藝的雙重創(chuàng)新，完成了凝膠乳液模板法制備高性能聚苯乙烯泡沫工藝的初步放大。

在凝膠推進劑和高能量密度材料研制中，融合分子凝膠理論，解決了凝膠推進劑霧化效率低和高能量固液懸浮體系長期穩(wěn)定化難等關(guān)鍵問題，為國防建設(shè)做出了突出貢獻。

榮譽滿身，實至名歸

房喻教授曾獲全國先進工作者、國家級教學(xué)名師、五一勞動獎?wù)?、全國?yōu)秀教師等榮譽。2024 年，房喻教授當(dāng)選中國科學(xué)院化學(xué)部院士。

四、未來展望

房喻教授課題組的這項研究成果為近紅外透過材料的發(fā)展開辟了新的道路。憑借其柔韌性、自支撐性、輕便、穩(wěn)定性及獨特的光學(xué)性能，該近紅外透過薄膜有望在近紅外成像、信息加密、柔性電子和可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域得到重要應(yīng)用。未來，我們可以期待更多創(chuàng)新的近紅外透過材料的出現(xiàn)，為科技的進步和社會的發(fā)展做出更大的貢獻。

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