博士一作！他，大自然的“追光者”，东北林大「国家“四青”」，发表Nature子刊！

室温磷光（RTP）水凝胶表现出巨大的潜力，但表现出较差的机械性能（拉伸强度<1 MPa）和不可调节的RTP性能，阻碍了其实际应用。

2024年12月4日，东北林业大学陈志俊教授、李淑君教授、英国巴斯大学Tony D. James在国际知名期刊Nature Communications发表题为《Room temperature phosphorescent wood hydrogel》的研究论文，刘瑞霞为论文第一作者，陈志俊教授、李淑君教授、Tony D. James为论文共同通讯作者。

陈志俊，东北林业大学材料科学与工程学院教授，国家级“四青”人才。2017年博士毕业于德国马普高分子所。

陈志俊教授的研究方向为林木资源的光理化特性与高效转化，以通讯作者身份在Nat. Commun.、Angew.、Matter等领域高水平期刊发表论文50余篇。

李淑君，东北林业大学材料科学与工程学院教授。1995年、1998年、2001年本硕博均毕业于东北林业大学，博士毕业后留校任教。

李淑君教授的主要研究方向为木材化学及树木提取物深加工，已发表论文百余篇。

在这里，作者通过丙烯酰胺在脱木质素木材存在下的原位聚合来开发木材水凝胶（W-水凝胶）。

由于脱木素木材和聚丙烯酰胺成分之间的分子相互作用，W-水凝胶表现出38.4 MPa的拉伸强度和绿色RTP发射，寿命为32.5 ms。此外，利用乙醇处理W-水凝胶后，拉伸强度和RTP寿命增加至153.8 MPa和69.7 ms。

值得注意的是，W-水凝胶的机械和RTP性能通过交替“乙醇和水”处理而改变。此外，W-水凝胶用作能量供体，以便通过能量转移过程使用RhB产生红色余辉发光。利用这些特性，W-水凝胶被加工成多种基于水凝胶的发光材料。

图1：W-水凝胶的制备示意图

图2：W-水凝胶的机械和室温磷光性能

图3：W-水凝胶的作用机制

图4：W-水凝胶与RhB之间的TS-FRET

图5：W-水凝胶的加工和应用

综上，在这项研究中，作者开发了一种基于脱木质素木材的室温磷光水凝胶（W-水凝胶），通过原位聚合丙烯酰胺制备，具有38.4 MPa的高拉伸强度和32.5 ms的绿色磷光发射寿命，通过乙醇处理后，这些性能可进一步提升至153.8 MPa和69.7 ms。

研究结果表明，W-水凝胶的机械性能和磷光性能可通过“乙醇和水”的交替处理进行可逆调节，此外，W-水凝胶还能作为能量供体，通过能量转移过程与罗丹明B（RhB）产生红光余辉发射。

该研究提供了一种高性能、可调节的室温磷光水凝胶材料，其在生物成像、有机发光二极管（OLED）、防伪应用和智能传感器等领域具有广泛的应用前景，特别是在需要可调机械性能和光学性能的场合。此外，W-水凝胶的可持续性和低成本生产潜力使其在实际应用中具有优势，为高性能室温磷光水凝胶的大规模生产提供了一种实用方法。

Liu, R., Guo, H., Liu, S. et al. Room temperature phosphorescent wood hydrogel. Nat. Commun. (2024).