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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

關(guān)鍵詞：柔性鈣鈦礦發(fā)光二極管仿生天藍(lán)光可彎曲自愈合

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(diǎn)。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(hù)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(jì)（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(shí)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(shí)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%和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。