共轭高分子的带隙调控是调节其光电性质的重要手段。窄带隙共轭高分子往往展现出强的近红外光吸收、离域的π电子等性质,在有机太阳能电池、近红外光电探测、光热治疗等领域都已经实现了良好的性能。当共轭高分子的带隙(Eg)趋近于0时,很可能展现出类似金属的本征导电性质。因此,开发设计窄带隙共轭高分子有重要的科学和实用意义。
目前,开发窄带隙的共轭高分子策略主要分两种:一种是在共轭骨架中引入醌式结构,一种是使用富电子(D)单元与缺电子(A)单元共聚。但是已报道的Eg < 1.0 eV的超窄带隙共轭高分子很少,且大部分存在因HOMO能级高而导致的空气稳定性差的问题。因此,新的设计低HOMO能级超窄带隙共轭高分子的策略亟需提出。
在本文中,我们报道了设计超窄带隙共轭高分子的新策略——共振硼氮键结构。基于共振硼氮键的均聚高分子IP1展现出Eg = 0.8 eV的超窄带隙,同时HOMO能级为-5.2 eV,保证IP1良好的空气稳定性。IP1表现出强近红外光吸收、弱可见光吸收的选择性近红外光吸收性质。我们将IP1作为透明热屏蔽材料加工成高分子涂料并制备薄膜,该薄膜展现出与市售热屏蔽膜相当的热屏蔽性质。
J. Xu, J. Liu*, L. X. Wang, Angew. Chem. Int. Ed., 2023, 135, e202303870.