中山大學吳武強/昆士蘭大學王連洲《Nat. Commun.》：大面積防水耐用的鈣鈦礦發光紡織品
2023-01-19 來源：高分子科技
近年來，鹵化鉛鈣鈦礦在可穿戴光電子學領域展示了廣闊的應用潛力，然而其實際應用受限于它們在光照、濕度和溫度應力下的不穩定性、有害的鉛離子泄漏以及大規模高通量制備均勻發光紡織品仍存在困難。為了克服這些障礙，中山大學吳武強教授團隊聯合昆士蘭大學王連洲教授團隊，通過簡易靜電紡絲技術實現了高通量、低成本制備超穩定的大面積（> 375 cm2）鈣鈦礦復合纖維（PLT）。該鈣鈦礦紡織品展現了明亮且窄帶光致發光（光致發光量子產率（PLQY）49.7 %，FWHM <17 nm），室溫條件下的T50發光時長可達14193小時，展示了優異的水穩定性（浸泡水時長> 3300 h），耐強紫外線照射，高溫（高達250°C）和壓力激增（30MPa）耐受性等。防水的鈣鈦礦紡織品能夠經受強烈的水沖刷，展現可忽略不計的鉛泄露。此外，該發光紡織品的成本為~0.05 $/cm2，顯示了低成本大規模生產的前景，這些低成本制備且可擴展的PLT可以滿足在海上救援中的突破性應用。
圖1. PLT的制備過程示意圖和形貌表征
考慮到海洋環境和真實環境是復雜和動態的（如水流速度、pH值和深度），他們專門研究了PLT的抗酸/堿性，并評估了其安全性和可靠性。CsPbBr3@HPβCD@PFOS紡織品在pH = 1.2（PLQY = 31.4%）和pH = 12.8（PLQY = 36.3%）的水中浸泡24小時后，保存了其PLQY的~63-73 %。在該研究中，PLT在水中的高壓耐受性也進行了評估，其表明當救援者或者潛水儀器潛入深海時，在高壓30 MPa 擠壓（相當于水下3000米的深度），PLT仍然保持了其初始PL強度的38%（圖2a）。此外，基于CsPbBr3@HPβCD@PFOS的PLT顯示出很強的抗水性，即使在浸泡3260 h后（圖2b），依舊保持 85% 的熒光強度。利用自制的動態水裝置模擬了570 mL/ min快速流速沖刷下PLT的真實情況，結果顯示PLT可以連續發出綠光（圖2c）。電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS）測量結果表明，在動態水沖刷3300小時過程中，泄露的Pb2+濃度僅僅為3.94 ppt，這低于世界衛生組織規定的安全飲用水的Pb2+濃度 （<0.01 ppm）8個數量級。這種抑制鉛離子泄漏的優異能力可以歸因于HPβCD團簇對重金屬離子的原位封裝和有效的化學吸附。
圖2. PLT在海上救援中的應用
原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-35830-8
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（責任編輯：xu）
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