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房喻教授課題組打造超薄近紅外透過薄膜，助力夜視設備與信息加密

文章來源：賢集網更新時間：2024-09-24 15:16:30

在科技飛速發展的當今時代，近紅外（NIR）透過材料正逐漸展現出其在多個重要領域的巨大潛力。然而，傳統材料在應用中面臨著諸多挑戰，而陜西師范大學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用前景與挑戰

近紅外透過材料在安全成像、光學檢測、夜視成像、法醫應用和防偽等領域有著廣泛的應用前景。傳統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備。有機材料雖具柔韌性和可調控的光學性能，但大多數有機分子吸收范圍狹窄，難以實現全面的紫外 - 可見光區域光干擾消除。此外，材料的厚度和透過率之間存在權衡，增加有機分子含量雖能降低可見光干擾，但會導致 NIR 透過率下降和薄膜厚度增加。因此，開發高質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

近日，陜西師范大學房喻教授課題組在國際著名期刊《Nature Communications》發表重要研究成果。他們成功開發了一種基于去質子化誘導分子內電荷轉移的新型近紅外透過薄膜。

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

薄膜性能的優化與測試

作者優化了 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為黑色。

進一步對薄膜的柔性、均勻性以及穩定性進行測試。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，仍能保持光學性能的穩定。

三、房喻教授的卓越貢獻與成就

國際薄膜熒光傳感領域領軍人物

房喻教授是國際薄膜熒光傳感領域的領軍人物。他主要從事功能表界面與凝膠化學研究。面向公共安全重大需求，聚焦薄膜熒光傳感研究，發展了單層化學、組合設計和界面限域動態聚合等敏感薄膜創制策略，揭示了 “動態傳能、特異結合、微環境效應” 傳感新機制，首創了疊層式傳感器結構，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的毒品薄膜熒光傳感器。

孵化了深圳礪劍防衛技術有限公司，探測裝備在國內外獲得廣泛應用。圍繞先進基礎材料創制，首創了小分子膠凝劑穩定的凝膠乳液，突破了分散相體積分數不能低于 74% 的限制，顛覆了凝膠乳液傳統認知，拓展了凝膠乳液模板應用，實現了輕質高強高分子泡沫材料品種和工藝的雙重創新，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定化難等關鍵問題，為國防建設做出了突出貢獻。

榮譽滿身，實至名歸

房喻教授曾獲全國先進工作者、國家級教學名師、五一勞動獎章、全國優秀教師等榮譽。2024 年，房喻教授當選中國科學院化學部院士。

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展開辟了新的道路。憑借其柔韌性、自支撐性、輕便、穩定性及獨特的光學性能，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備等領域得到重要應用。未來，我們可以期待更多創新的近紅外透過材料的出現，為科技的進步和社會的發展做出更大的貢獻。

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來源：賢集網
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