【“刚柔并济”型#钙钛矿薄膜# 诞生,中国科学家以穿山甲为灵感,制备可自愈的钙钛矿光电器件】
动画片《葫芦娃》,是很多人的童年印象。除了各具本领的葫芦七娃之外,还有很多动物类角色。比如,《葫芦娃》中的穿山甲,便是一个为了救二娃和爷爷而被蝎子精杀死的动物角色。
现实生活中,穿山甲是中国的国家一级保护动物,禁止私人捕杀和食用。穿山甲的鳞片是刚性的,一个个排列整齐、坚硬无比的鳞片,好比钙钛矿晶粒一样(钙钛矿是近年来的科研热点之一)。
而穿山甲鳞片的绝妙之处在于,由于鳞片生长在穿山甲柔软的身体上,既让鳞片可作为铠甲让其免受压力和挤压,又不影响穿山甲的狩猎哺食和穿洞打孔。
以此为灵感,#苏州大学# 功能纳米与软物质研究院唐建新教授和团队,通过仿生穿山甲的设计,制备出一种钙钛矿发光二极管。
课题组表示:“我们期望研究这种可定制的、灵活的、稳定的柔性电子器件,能为信息显示、健康照明、以及生物医学研究等提供帮助。”
据介绍,以往的钙钛矿光电器件大多是在刚性氧化铟锡/玻璃上制作完成。为了制作柔性器件,通常选择聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET,polyethylene glycol terephthalate)、或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN,Polyethylene naphthalate two formic acid glycol ester)等柔性塑料基底。
这些商用的柔性基底/电极不仅厚度大、不可调节,而且只能承受少数的弯折测试。另外,对于 PET、PEN 这类常规型聚合物塑料来说,它们能承受的温度不够高,往往加热到 160 摄氏度以上,塑料就会产生变形蜷缩、甚至是融化。
对于柔性光电器件的研发,该课题组已积累了较多经验,在有机发光二极管(OLED,Organic Light-Emitting Diode)、和有机光伏电池上,都有着较为成功的尝试。
考虑到显示屏的柔性化已成为大趋势,故研究小组也对柔性钙钛矿发光二极管(PeLED,Perovskite Light-Emitting Diode)器件有着更高的目标。
其希望柔性器件不仅能承受高强度的机械测试,并对高温的工作环境具备耐受度。因此,该团队以聚酰亚胺(PI)为聚合物基底、银纳米线(AgNWs)为电极来进行制备。
作为“塑料王”,#聚酰亚胺# 可以耐受 300 摄氏度的高温,市售聚酰亚胺都是半透明的黄色。而该团队所制备的聚酰亚胺薄膜,系自主工艺合成,外观上无色透明,可通过预聚体的调制和制备来实现工艺控制,能达到任意需要的超薄厚度,最低可薄至 2 微米。
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