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房喻教授课题组打造超薄近红外透过薄膜，助力夜视设备与信息加密

文章来源：贤集网更新时间：2024-09-24 15:16:30

在科技飞速发展的当今时代，近红外（NIR）透过材料正逐渐展现出其在多个重要领域的巨大潜力。然而，传统材料在应用中面临着诸多挑战，而陕西师范大学房喻教授课题组的一项重大研究成果，为解决这些问题带来了新的突破。

一、近红外透过材料的应用前景与挑战

近红外透过材料在安全成像、光学检测、夜视成像、法医应用和防伪等领域有着广泛的应用前景。传统的无机材料虽有良好的 NIR 透过能力，但存在柔韧性差、易碎、难以加工等问题，不适用于柔性可穿戴设备。有机材料虽具柔韧性和可调控的光学性能，但大多数有机分子吸收范围狭窄，难以实现全面的紫外 - 可见光区域光干扰消除。此外，材料的厚度和透过率之间存在权衡，增加有机分子含量虽能降低可见光干扰，但会导致 NIR 透过率下降和薄膜厚度增加。因此，开发高质量的可见光不透过但 NIR 透过的有机材料亟需新的策略。

二、房喻教授课题组的重大突破

新型近红外透过薄膜的研发

近日，陕西师范大学房喻教授课题组在国际著名期刊《Nature Communications》发表重要研究成果。他们成功开发了一种基于去质子化诱导分子内电荷转移的新型近红外透过薄膜。

研究团队设计并合成了含苝单酰亚胺的新型四配位硼化合物 PMI - CBN。通过去质子化诱导的分子内电荷转移机制，该化合物在 709 nm 至 943 nm 的波长范围内表现出红移吸收。将其与 PMMA 进行复合后，得到的薄膜在可见光区域几乎不透光（TVis <1%），但在近红外区域具有极高的透过率（TNIR> 90%）。

薄膜性能的优化与测试

作者优化了 PMI - CBN 吸收剂在薄膜中的掺杂含量。随着 PMI - CBN 吸收剂含量从 0 增加到 9.5 wt%，可见光透过率降低至 1%，而近红外透过率基本保持不变，仅在截止波长处有轻微红移，薄膜颜色也从绿色逐渐变为黑色。

进一步对薄膜的柔性、均匀性以及稳定性进行测试。弯曲试验表明 NIR 透过薄膜能够自支撑且具有柔性。通过截面扫描电子显微镜（SEM）测试得到薄膜厚度约为 16 µm。随后，将其分别暴露在 90% 湿度、100 oC 高温或 1 kW m-2 的光照条件下，仍能保持光学性能的稳定。

三、房喻教授的卓越贡献与成就

国际薄膜荧光传感领域领军人物

房喻教授是国际薄膜荧光传感领域的领军人物。他主要从事功能表界面与凝胶化学研究。面向公共安全重大需求，聚焦薄膜荧光传感研究，发展了单层化学、组合设计和界面限域动态聚合等敏感薄膜创制策略，揭示了 “动态传能、特异结合、微环境效应” 传感新机制，首创了叠层式传感器结构，打破了国外垄断，研制了超灵敏隐藏爆炸物荧光气相探测仪和国际首创的毒品薄膜荧光传感器。

孵化了深圳砺剑防卫技术有限公司，探测装备在国内外获得广泛应用。围绕先进基础材料创制，首创了小分子胶凝剂稳定的凝胶乳液，突破了分散相体积分数不能低于 74% 的限制，颠覆了凝胶乳液传统认知，拓展了凝胶乳液模板应用，实现了轻质高强高分子泡沫材料品种和工艺的双重创新，完成了凝胶乳液模板法制备高性能聚苯乙烯泡沫工艺的初步放大。

在凝胶推进剂和高能量密度材料研制中，融合分子凝胶理论，解决了凝胶推进剂雾化效率低和高能量固液悬浮体系长期稳定化难等关键问题，为国防建设做出了突出贡献。

荣誉满身，实至名归

房喻教授曾获全国先进工作者、国家级教学名师、五一劳动奖章、全国优秀教师等荣誉。2024 年，房喻教授当选中国科学院化学部院士。

四、未来展望

房喻教授课题组的这项研究成果为近红外透过材料的发展开辟了新的道路。凭借其柔韧性、自支撑性、轻便、稳定性及独特的光学性能，该近红外透过薄膜有望在近红外成像、信息加密、柔性电子和可穿戴设备等领域得到重要应用。未来，我们可以期待更多创新的近红外透过材料的出现，为科技的进步和社会的发展做出更大的贡献。

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