近年来，具有光热功能的精细工程纤维得到大量的研究，在太阳能蒸汽产生、智能服装、热管理和癌症治疗等各种应用中都有广泛的用途。但是，该领域的最新发展不能满足实际应用的要求，这主要是由于纤维的光热效率不足。分子运动可以通过非辐射衰变途径促进能量消散，从而促进光吸收时的热膨胀。在固体纤维中掺入光热分子物质后，分子运动不可避免地会发生在某些分子上。在一定程度上受大分子间位阻的限制，从而降低了光热结果。因此，开发高效的光热纳米纤维至关重要，但仍然是一个巨大的挑战。

在此，香港科技大学唐本忠院士团队通过对聚集诱导发射（AIE）原理的反向思考，展示了一种巧妙而通用的协议，用于放大分子运动以提高纤维的光热效率。通过同轴电纺丝，构建了以AIE活性分子的橄榄油溶液为核心，被PVDF-HFP壳包围的核壳纳米纤维。 AIEactive分子的分子溶解状态使它们能够在光激发下在纳米纤维中自由旋转和/或振动，从而显着提高了非辐射能量耗散的比例，从而提供了令人印象深刻的发热效率。光热评估表明，具有优异耐久性的核-壳纳米纤维可以达到光热转化效率的22.36％，是非核-壳纳米纤维的26倍。值得注意的是，这种核壳纤维可用于光热纺织品和由自然光诱导的绿色和零碳排放的太阳光蒸汽的产生。

图1.（A）Jablonski图说明了所构造的光纤中AIEgen的激发态能量耗散。 （B）同轴静电纺丝的示意图。 （C）核-壳针的照片图像，油相（深绿色）被针尖上的聚合物相（无色）成功包裹。 （D）核-壳纤维的示意图和BPBBT在油相中的分子运动。

AIEgen的丰富部分可以在纤维中自由旋转和/或振动，从而使非辐射衰变路径主导激发态的能量耗散（图1A），从而使热量的产生显着增强。以AIEgen /油溶液为同轴内层，以聚偏二氟乙烯-共六氟丙烯（PVDF-HFP）聚合物溶液为同轴外层的同轴电纺技术被用于制造纤维（图1B）。 PVDF-HFP因其出色的稳定性和可纺性而成为广泛使用的电纺材料之一。如图1C所示，油相（深绿色）完全被PVDF-HFP相包裹（无色），表明油相可以在静电纺丝快速伸长过程中通过接触摩擦与聚合物一起拉伸。在具有精确核壳结构的纤维中，AIEgen /油溶液被包裹在被聚合物壳层包围的核中，从而避免了泄漏（图1D）。

图2.（A）BPBBT粉（绿线），BPBBT纤维（红线），BPBBT /油溶液（蓝线）和BPBBT CS-3（黑线）的吸收光谱。（B）BPBBT纳米纤维，BPBBT /油溶液和BPBBT CS-3的相对QY。（C）显示在1个阳光照射下暴露的BPBBT粉末，BPBBT纤维，BPBBT /油溶液和BPBBT CS-3的温度变化的图。配色方案适用于图（A）和（C）。

图3. CS-3核壳纤维垫的（A）（左）照片，（中）TEM图像和（右）红外图像。（B）BPBBT / PVDF-HFP纤维垫和那些核壳纤维垫在1种阳光照射下暴露时的温度变化和（C）光热转化效率。（D）示出了在重复受到1次太阳照射后CS-3垫中温度的变化的图。

图4.（A）光热贴片的光学和（B）红外图像，用于在自然阳光下加热志愿者的膝盖。（C）BPBBT CS-3暴露在自然阳光下，在环境温度为0和25℃时的温度变化。（D）太阳蒸汽产生系统的照片。（E）水的质量损失和（F）BPBBT CS-3在不同光照强度下随时间的蒸发速率。

总之，同轴电纺技术被用于以AIEgen /油溶液为核心的PVDF-HFP壳层包围的核-壳纤维的构造。核-壳结构使AIEgens在纤维中具有足够的分子间运动，从而促进了非辐射能量的消散。光热研究表明，提出的核-壳纤维可以达到光热转化效率的22.36％，是非核-壳纤维的26倍。在自然阳光下，皮肤上的BPBBT CS-3可以加热到51℃，这表明它可用于光热贴剂和/或衣服。它还具有优异的太阳能蒸汽产生能力，在1个太阳照射下，蒸发速率达到1.52 kg m-2 h-1。结合核-壳纤维的其他显著特点，本研究建立的方法稳定性高、通用性强，是提高光纤光热效率的一种极好的方案，为下一代绿色零碳排放光热材料的实际应用提供了蓝图。

论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202008292