长久以来，白光发射材料一直是高效节能照明与先进显示技术领域的研发热点。西班牙海梅一世大学与日本群马大学研究团队的一项全新研究表明：通过精细改造发光染料外围的高分子网络，即可制备出兼具透明、柔韧、高性能特点的白光材料。  

该研究作者之一、海梅一世大学Francisco Galindo教授在邮件访谈中表示：“与其强调有机发光材料本身的优势，我认为这项工作真正的亮点在于生成的高分子基材，它同时具备透明性与柔韧性，而这两种特性在白光发射领域并不常见。”

白光发射薄膜及其研究意义

白光发射指材料可发射覆盖全部可见光光谱、近似太阳光的光线。该特性是显示屏背光板、平面照明面板、节能固态灯具等技术的基础。Galindo解释道：“所有具备白光发射能力的材料，均可应用于照明与显示行业。”

科研人员已经探索过多种实现白光发射的技术路线；但现有的大多数白光发射体系为粉末、厚涂层或者脆性碎片形态。尽管上述材料能够实现白光发射，却难以集成到实际设备当中，并且往往需要额外加工工序。

这项新研究采用了一条截然不同的技术路径。研究人员将发光染料嵌入经过精准设计的高分子基质内部，制备出薄、透明且可弯曲的薄膜，摆脱了硬质粉末与涂层材料的限制。  

白光发射薄膜制备难题的攻克

这类薄膜可直接贴合在显示面板表面，也可用于轻量化照明模组；但其制备过程存在诸多难点。白光发射通常需要混合多种发射不同色光的染料；然而染料掺入固态基质后，发光亮度或稳定性往往下降。

因此研究人员必须精准把控染料与高分子载体之间的相互作用，兼顾发光效率与目标光学性能；团队通过精密的材料设计与反复实验攻克了该难题。  

Galindo介绍：“我们所研发的材料依靠热驱动化学反应生成高活性分子；这类反应条件极易破坏发光染料。本研究很大一部分工作就是筛选合适工艺条件，保证染料在全部制备流程中保持稳定。”

传统研发思路通常是对染料分子本身进行微调，以实现理想的色平衡。但Galindo团队提出新思路：能否仅改变染料所处的化学微环境，无需改造染料分子即可实现白光发射。于是研究重心从染料转向了外围载体材料。该“基质驱动型（非染料中心型）”策略重点优化高分子骨架结构，而非染料本身的分子设计。  

面向白光发射器件的“基质驱动型”制备方案

Galindo说明：“以往绝大多数白光发射相关研究均基于液相实验，即将两至三种染料溶解于溶剂，再探究该体系的光物理特性。近期该领域逐步转向将染料固载于固态载体，让该体系更适合技术应用。”

许多研究选用多孔二氧化硅等无机载体。而Galindo团队选择了一类名为PHEMA的丙烯酸高分子；该材料此前已被开发应用于生物传感、癌症治疗等方向。研究人员在高分子基质中嵌入两种经过筛选的染料：一种发射蓝光、一种发射黄光。  

制备初期薄膜并不能产生白光。Galindo提到：“常规思路一般是修饰染料分子，调整各项参数以促进或抑制能量转移过程。但我们选择另一条路径：不去改动染料，而是调整高分子混合组分配比，本质上就是调节亲水基团与疏水基团之间的平衡，观察该变化能否改变发光效果。”

团队通过系统性调整高分子组分比例，最终得到一组配方，能够产出稳定高效的白光薄膜。薄膜可将吸收的能量转化为可见光，量子产率达到0.51，即材料吸收的能量有一半以上以光的形式释放；其色坐标十分接近照明技术所用理想白光点。  

可顺利落地照明、显示以及更多场景

虽然本研究尚属基础研究，但其应用前景广阔。柔性透明白光薄膜既可用作显示屏涂层、现有照明方案的轻量化替代品，也可作为可穿戴设备组件。Galindo指出：“得益于材料本身柔韧、透明的特性，技术落地转化难度较低。”这与大多数粉末状、脆性固态白光体系形成鲜明对比。

研究团队认为该“非染料中心型”策略具有广泛适用性，凡是使用染料的领域均可借鉴。Galindo解释道：“在不显著修改内嵌染料的前提下精细调控高分子基质，通用性极强，可广泛应用于各类光基技术。”  

该团队尤其看好其在医疗与传感方向的应用，例如光动力疗法、抗菌抗癌系统、可穿戴生物传感器。这类场景中染料分子通常固定不变，优化外围高分子基质就能更加灵活地调控器件性能。

丙烯酸类可调组分种类繁多，该方案具备很高的优化自由度。Galindo表示：“该策略可灵活调节成品材料的各项性能，以此满足特定功能需求。”该研究证明高分子基质环境对发光效果的决定性作用不亚于染料本身，为研发多功能、耐用、高效发光薄膜开辟了全新思路。

Advanced Optical Materials 是一本国际性的、跨学科的期刊，针对材料科学的同行评审论文，重点关注光-物质相互作用的各个方面。致力于光子学、等离子体、超材料等领域的突破性发现和基础研究。  

参考文献：

Jean C. Neto et al., Organic, Transparent, and Flexible Films Exhibiting White-Light Emission via Polymer-Network Engineering: A Non-Dye-Centric Strategy, Advanced Optical Materials (2025). DOI: 10.1002/adom.202501380.  

*封图来源：Paco Silva (Clandestino) via Pixabay

支持单位：