文 献 综 述
自修复发光材料的合成
摘要：基于稀土化合物的多色上转换发光纳米材料（UCNPs）是一类能够将不可见的近红外光转变为可见光的材料，其发光具有谱线尖锐、多色可调、抗光漂白等优点，在生物标记、全色显示、高级防伪技术以及编码学等领域具有广阔的应用前景，因此近年来，为UCNPs赋予自修复能力已经成为一个研究热点。本文首先介绍了UCNPs的定义及其优异的光学性质，继而阐述了自修复材料作用机理的研究进展，最后指出具有发光性能的自修复材料的发展与应用前景。
关键词：自修复；上转换发光材料；聚合物
- 上转换发光材料
上转换发光，即：反-斯托克斯发光（Anti-Stokes），指的是材料受到低能量的光激发，发射出高能量的光，即经波长长、频率低的光激发，材料发射出波长短、频率高的光。
与传统典型的发光过程（只涉及一个基态和一个激发态）不同，上转换过程需要许多中间态来累积低频的激发光子的能量。这些过程均是通过掺杂在晶体颗粒中的激活离子能级连续吸收一个或多个光子来实现的，而那些具有f电子和d电子的激活离子因具有大量的亚稳能级而被用来上转换发光，因而高效率的上转换过程的发生主要依赖于掺杂的稀土离子的亚稳能级。基质的晶体结构和光学性质在提高上转换效率方面也起到重要作用，因而基质的选择至关重要，较高效的基质材料主要有氟化物、氧化物、含硫化合物、氟氧化物、卤化物等，其中NaYF4是上转换发光效率最高的基质材料。
由于内层4f电子跃迁的上转换发光过程不涉及到化学键的断裂，UC纳米颗粒因而具有较高的稳定性而无光致褪色和光化学衰褪现象。许多研究表明，由于f-f电子跃迁禁阻，三价稀土金属离子通常具有长发光寿命。因此UC纳米颗粒的上转换发光具有连续性。虽然单个离子会观测到“闪光”，而由于UC纳米颗粒中含有大量稀土离子，在连续的红外激光激发下其UC纳米颗粒不会出现“闪光”现象[1]。
开发多色上转换纳米粒子(UCNPs)，使其在紫外到可见光范围内的发射波长能够响应外界刺激，为高分辨率生物成像、多色条形码技术、光化学反应驱动等多种领域的应用提供了更加动态的平台，极具研究意义。
- 自修复材料
对于材料损伤，从物理的角度来讲，材料损伤即伴随着微小裂纹或是划痕的产生，虽然微小，但是随着时间积累由于内部应力的不平均，裂痕会越来越大，最终造成了材料性能下降明显，自动老化。从化学角度讲，损伤就是化学键的断裂。
自修复又被叫做自愈合, 为生物的主要属性之一。自修复可以通过动态化学键的断裂与结合、离子作用力、主客体作用等来表现，即人类将在没有外界因素作用下, 材料自体对缺点自我辨识、管控与复原的能力被叫做自修复。在外界机械力的作用下, 材料结构与性能的完整性会受到不同程度的损伤, 此时自修复分子材料可以借助某一原理去弥补裂痕存在的缺陷, 无需外力的辅助实现愈合的目标[2]。
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