日本理化學研究所永續資源科學中心（CSRS）的研究團隊成功開發出一種自修復材料，這種材料在吸收光線時還能發出大量螢光。這項研究成果發表在《美國化學學會雜誌》（Journal of the American Chemical Society）上，為發明有機太陽能電池等新型材料鋪平了道路，與現有材料相比，這種材料的耐用性更強。

理化學研究所CSRS 研究人員開發的一種突破性自癒合螢光材料為更耐用的有機太陽能電池和更廣泛的應用提供了潛力，符合永續消費和生產的目標。

2019 年，理化學研究所CSRS 的侯兆民及其團隊使用稀土金屬催化劑成功共聚了乙烯和異丙烯。由此產生的二元共聚物具有顯著的損傷自癒特性。這種共聚物的軟成分（乙烯和異丙烯的交替單元）與乙烯-乙烯鏈的硬結晶單元結合在一起，成為物理交聯點，形成了奈米相分離結構，這被證明是自癒合的關鍵。

由乙烯、異丙烯和芘乙烯基取代苯乙烯組成的三元共聚物花紋薄膜的螢光和自癒特性。資料來源：理化學研究所

在這成功的基礎上，他們在單體中加入了發光單元苯乙烯，然後形成了包括異丙烯和乙烯在內的聚合物。這個過程只​​需一個步驟，就能合成具有螢光特性的自癒材料。

“螢光材料非常有用，可用於有機發光二極管（OLED）、有機場效應電晶體（OFET）和太陽能電池。然而，這些材料的主要問題之一是使用壽命短。我們的新材料有望延長產品的使用壽命並提高可靠性。”

還有一個驚喜，事實證明，由此產生的共聚物不僅堅韌，而且還能在沒有外部刺激或能量的情況下實現自我修復。它的拉伸強度在24 小時內完全恢復，與二元共聚物相比，顯示出很高的自癒速度。這種材料即使在水、酸性和鹼性溶液中也能自我修復，因此可用於各種環境。

這種共聚物的網狀結構包括由苯乙烯-苯乙烯單元和結晶乙烯-乙烯奈米域形成的物理交聯點，以及由交替單元組成的軟段，從而促進了自我修復。

這種材料也顯示出一種附加特性。研究團隊透過光刻技術成功地將二維影像轉移到了螢光自修復薄膜上。雖然影像在自然光下仍不可見，但在紫外線下卻可以辨認，這表明這種薄膜有可能用作資訊儲存設備。即使在影像的作用下，薄膜仍能保持良好的自癒合和彈性特性。

“我們透過一步反應合成的這種材料，使我們能夠透過調整單體的成分來控制其光學和機械性能。我們認為，它能為開發在各種實際環境中具有高度自癒能力的新型功能材料做出重大貢獻，”侯說。 “這項研究符合聯合國的永續發展目標（SDGs），尤其有助於實現”目標12：確保永續的消費和生產模式”。

編譯自: ScitechDaily