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蘇州大學唐建新課題組《ACS Nano》：受穿山甲啟發 - 13.5%高效柔性天藍光自修復鈣鈦礦發光二極管

2022-10-07 來源：高分子科技

鈣鈦礦發光二極管具有色純度高、制作工藝簡單、可調諧帶隙等優點。然而由于鈣鈦礦本身的脆性及其在柔性基底上的弱結晶性不可避免地會導致器件性能的下降。穿山甲具有復雜、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，這與其身體構造有著千絲萬縷的聯系。規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，蘇州大學唐建新課題組受到穿山甲鱗片的啟發，提出了一種仿生結構設計（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晶性（圖2），并構建自修復柔性發光二極管。這種鈣鈦礦薄膜在銀納米線/聚酰亞胺（AgNWs/PI）基底具有良好的結晶度和抗彎曲應變性（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）用于鞏固聚合物網絡。摻入鈣鈦礦前驅體溶液的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節成核并優化鈣鈦礦薄膜的結晶度。此外，由于MDI-PU聚合物本身的分子內/分子間氫鍵，在加熱條件下可以修復反復彎折過程中誘發的裂紋，實現有效自愈合（圖4）。通過對鈣鈦礦薄膜和器件結構的優化，天藍光鈣鈦礦發光二極管可以實現創紀錄的13.5%的效率以及高抗彎曲應變性，在重復彎曲和扭轉2000次后分別保持其初始效率的87.8%和80.7%。為開發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”為題發表在《ACS Nano》。文章的第一作者是蘇州大學碩士研究生錢曉燕。該研究得到科技部、國家自然科學基金委的支持。

圖 1

圖 2

圖 3

圖 4

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

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（責任編輯：xu）

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