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蘇州大學(xué)唐建新課題組《ACS Nano》:受穿山甲啟發(fā) - 13.5%高效柔性天藍(lán)光自修復(fù)鈣鈦礦發(fā)光二極管
2022-10-07  來源:高分子科技

  鈣鈦礦發(fā)光二極管具有色純度高、制作工藝簡單、可調(diào)諧帶隙等優(yōu)點。然而由于鈣鈦礦本身的脆性及其在柔性基底上的弱結(jié)晶性不可避免地會導(dǎo)致器件性能的下降。穿山甲具有復(fù)雜、重疊和板狀鱗片,但是它們身手矯捷,可以靈活的捕獵食物,穿洞打孔,這與其身體構(gòu)造有著千絲萬縷的聯(lián)系。規(guī)則且整齊排列的鱗片可以保護穿山甲免受壓力和擠壓。


  近期,蘇州大學(xué)唐建新課題組受到穿山甲鱗片的啟發(fā),提出了一種仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(圖1,采用MDI-PU(二苯基甲烷二異氰酸酯聚氨酯)聚合物提升鈣鈦礦的結(jié)晶性(圖2),并構(gòu)建自修復(fù)柔性發(fā)光二極管。這種鈣鈦礦薄膜在銀納米線/聚酰亞胺AgNWs/PI)基底具有良好的結(jié)晶度和抗彎曲應(yīng)變性(圖3)。在MDI-PU中,攜帶氫鍵的軟鏈段(聚醚和聚酯)提供彈性和自愈合能力,硬段MDI用于鞏固聚合物網(wǎng)絡(luò)。摻入鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的MDI-PU可用于通過氨基甲酸酯連接脆性鈣鈦礦晶體,以提高鈣鈦礦薄膜的柔韌性和彎曲性。并且MDI-PU可以通過鈍化晶界處的空位缺陷來調(diào)節(jié)成核并優(yōu)化鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶度。此外,由于MDI-PU聚合物本身的分子內(nèi)/分子間氫鍵,在加熱條件下可以修復(fù)反復(fù)彎折過程中誘發(fā)的裂紋,實現(xiàn)有效自愈合(圖4)。通過對鈣鈦礦薄膜和器件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,天藍(lán)光鈣鈦礦發(fā)光二極管可以實現(xiàn)創(chuàng)紀(jì)錄的13.5%的效率以及高抗彎曲應(yīng)變性,在重復(fù)彎曲和扭轉(zhuǎn)2000次后分別保持其初始效率的87.8%80.7%為開發(fā)新型柔性器件提供了有效策略。該工作以Bio-Inspired Pangolin Design for Self-Healable Flexible Perovskite Light-Emitting Diodes為題發(fā)表在《ACS Nano》。文章的第一作者是蘇州大學(xué)碩士研究生錢曉燕。該研究得到科技部、國家自然科學(xué)基金委的支持。


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  論文鏈接:https://doi.org/10.1021/acsnano.2c06118

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