CN112358874A - 一种具有表面图案化量子点的复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及显示器件领域,公开了一种具有表面图案化量子点的复合材料的制备方法,本发明先以预拉伸的PDMS为基底,在其表面沉积量子点,释放预应变后可形成波浪状量子点带。当施加外力使其发生扭曲或弯曲形变,封装在内部的量子点带呈现不同的形貌,却仍然保持连续的状态。因此通过适当的机械控制设计,在弹性基底上附着金属电极,构筑可以实现量子点表面图案化的可穿戴电子设备,用于柔性可穿戴器件的组装。将量子点与柔性基底复合,构建出皱纹结构后,其特有的发光性能加上基于表面皱纹作用使得器件在受到外界应力,吸收外应力调整自身的周期和振幅,使得导电层能保持良好的稳定性、完整性和优异的导电性能。
Description
技术领域
本发明涉及显示器件领域,尤其涉及一种具有表面图案化量子点的复合材料的制备方法
背景技术
显示屏是人类与机器交互的一个载体,量子点有自己特有的优势:首先其可在不改变器件结构的条件下通过调整粒子的直径来改变发光波长,制备更简单;其次,可采用溶液法加工,不像OLED需要热蒸镀制备,材料利用率高,成本较低,不易受水氧腐蚀,性能更稳定,寿命更长。
对于量子点的图案化加工技术主要包括转印和喷墨打印。但是转印技术过程中存在颗粒污染,亚像素分离等问题;传统的喷墨打印技术一般是利用压电效应将溶液从喷嘴挤出,因此液滴直径远大于喷嘴直径,很难实现高分辨率的打印,存在打印大面积过程中的均匀性和多层打印器件之间的正交性等挑战。
银纳米线保持了金属银优良的柔性和透光性,利用银纳米线制作的弹性导体,具有制造工艺简单,可扩展,导电性能优良,透明度好,耐腐蚀性能高的特点。
PDMS是一种高分子有机硅化合物,其化学稳定性高,绝缘性好,粘附性优良,材料成本低,制作,使用简单,透光性好,生物相容性佳,可广泛用于微电子领域。固态的PDMS无毒,不易燃,透光性好,柔弹性高。
表面起皱是相界面应力松弛的一种常见形式。表面起皱技术是一种简便、普适性的材料表面图案化技术,充分利用膜/基体系的物性差异,选用外界刺激控制应力场的形成与分布,不需要昂贵的仪器设备额苛刻的操作条件,制备工艺简单。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种具有表面图案化量子点的复合材料的制备方法,本发明采用表面起皱技术来实现量子点表面图案化,先以预拉伸的PDMS为基底,在其表面沉积量子点,释放预应变后可形成波浪状量子点带。当施加外力使其发生扭曲或弯曲形变,封装在内部的量子点带呈现不同的形貌,却仍然保持连续的状态。因此通过适当的机械控制设计,在弹性基底上附着金属电极,构筑可以实现量子点表面图案化的可穿戴电子设备,用于柔性可穿戴器件的组装。将量子点与柔性基底复合,构建出皱纹结构后,其特有的发光性能加上基于表面皱纹作用使得器件在受到外界应力,吸收外应力调整自身的周期和振幅,使得导电层能保持良好的稳定性、完整性和优异的导电性能。
本发明的具体技术方案为:一种具有表面图案化量子点的复合材料的制备方法,包括如下步骤:
(1)将量子点溶于溶剂中:按体积比1:4-6将浓度为0.1-0.2mg/mL的量子点溶液加入至正己烷溶液中,超声处理,得到量子点溶液。
(2)将银纳米线溶液加入至乙醇中超声分散,制成银纳米线溶液,加入PDMS基体中,超声处理,得到混合溶液。
(3)按质量比8-12:1将八甲基环四硅氧烷固化剂加入至部分步骤(2)所得混合溶液中得到旋涂液,取一块干净硅片,裁剪后,然后将所得旋涂液旋涂到硅片上,旋涂多遍,将硅片烘烤4h以上,固化后,从硅片基底上剥去附着的PDMS/银纳米线层。
(4)用Ag基导电胶布将铜线固定在PDMS/银纳米线层两端,对PDMS/银纳米线层施加轴向应变,使PDMS基底伸长。
(5)在处于拉伸状态的PDMS/银纳米线层上喷墨印刷量子点溶液,呈现一定图案。
(6)释放应力,可形成波浪状量子点带,然后干燥。
(7)另取步骤(2)所得混合溶液涂到步骤(6)所得的PDMS/银纳米线层上,烘烤4h以上,制得PDMS/银纳米线@QDs@PDMS/银纳米线复合材料,即具有表面图案化量子点的复合材料。
作为优选,步骤(1)中,超声处理1-3h。
作为优选,步骤(2)中,所述银纳米线的浓度为1-5mg/mL。
作为优选,步骤(2)中,超处理声3-5h。
作为优选,步骤(3)中,旋涂4-7遍。
作为优选,步骤(3)中,烘烤温度为50-70℃,烘烤时间为4-7h。
作为优选,步骤(3)中,旋涂速度为400-600rpm。
作为优选,步骤(6)中,干燥温度为85-95℃,干燥时间为5-15min。
作为优选,步骤(7)中,烘烤温度为50-70℃,烘烤时间为4-7h。
与现有技术对比,本发明的有益效果是:
(1)本发明采用PDMS和银纳米线复合体系,其由于PDMS、银纳米线各自的优点使复合体系具有良好的柔弹性,透明性,生物相容性。
(2)本发明将表面起皱技术应用于量子点,使得复合材料在受到外力,变形弯曲时,量子点仍能保持连续的状态,亮度仍能保持稳定,具有良好的稳定性。
(3)本发明采用表面起皱技术应用于量子点的表面图案化,操作简单,成本较低,易于实现大规模制备。
(4)本发明实验过程使用化学药品较少,绿色环保。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
(1)取0.5mg的碳量子点加入10ml正己烷溶液中,超声分散2h。
(2)将银纳米线溶液加入乙醇超声分散,制成1mg/mL的银纳米线溶液,取5mL银纳米线溶液加入10gPDMS基体中,超声分散4h。
(3)将1g八甲基环四硅氧烷固化剂加入PDMS混合溶液(基体/固化剂的比例为10:1),取一块干净的硅片,裁剪成10×10cm大小,然后以500rpm的旋转速度将PDMS薄膜旋涂到硅片上,旋涂5次,将样品放入烘箱中在60℃下烘烤5小时。固化后,从硅片基底上剥去附着的PDMS/银纳米线层。
(4)用Ag基导电胶布将铜线固定在PDMS/银纳米线层两端,对PDMS/银纳米线层施加轴向应变,PDMS基底伸长。
(5)在处于拉伸状态的PDMS/银纳米线层上喷墨印刷碳量子点悬浮液,呈现一定的图案。
(6)释放应力,可形成波浪状碳量子点带,然后在90℃下干燥10min。
(7)将PDMS/银纳米线混合溶液涂到上述步骤中的PDMS/银纳米线层,放入烘箱中在60℃下烘烤4小时以上。制备PDMS/银纳米线@CQDs@PDMS/银纳米线的复合材料。
在制得的PDMS/银纳米线@CQDs@PDMS/银纳米线的复合膜中,银纳米线形成了良好的导电通路,实现了碳量子点在提供外部电源的条件下可以电致发光,并呈现一定的图案,发光亮度可达到11370 cd·m-2;且在弯曲90°的情况下仍有稳定的发光亮度,说明可以构筑实现量子点表面图案化的可穿戴电子设备,用于柔性可穿戴器件的组装。
实施例2
(1)取1mg的CdSe量子点加入10ml正己烷溶液中,超声分散1h。
(2)将银纳米线溶液加入乙醇超声分散,制成1mg/mL的银纳米线溶液,取5mL银纳米线溶液加入10gPDMS基体中,超声分散4h。
(3)将1g固化剂加入PDMS混合溶液(基体/固化剂的比例为10:1),取一块干净的硅片,裁剪成10×10cm大小,然后以500rpm的旋转速度将PDMS薄膜旋涂到硅片上,旋涂5次,将样品放入烘箱中在60℃下烘烤5小时。固化后,从硅片基底上剥去附着的PDMS/银纳米线层。
(4)用Ag基导电胶布将铜线固定在PDMS/银纳米线层两端,对PDMS/银纳米线层施加轴向应变,PDMS基底伸长。
(5)在处于拉伸状态的PDMS/银纳米线层上喷墨印刷CdSe量子点悬浮液,呈现一定的图案。
(6)释放应力,可形成波浪状CdSe量子点带,然后在90℃下干燥10min。
(7)将PDMS/银纳米线混合溶液涂到上述步骤中的PDMS/银纳米线层,放入烘箱中在60℃下烘烤4小时以上。制备PDMS/银纳米线@CdSeQDs@PDMS/银纳米线的复合材料。
在制得的PDMS/银纳米线@CdSeQDs@PDMS/银纳米线的复合膜中,银纳米线形成了良好的导电通路,实现了碳量子点在提供外部电源的条件下可以电致发光,并呈现一定的图案,发光强度可达到21000 cd·m-2;且在弯曲120°的情况下仍有稳定的发光亮度,说明可以构筑实现量子点表面图案化的可穿戴电子设备,用于柔性可穿戴器件的组装。
实施例3
(1)取1mg的ZnO量子点加入10ml正己烷溶液中,超声分散1h。
(2)将银纳米线溶液加入乙醇超声分散,制成1mg/mL的银纳米线溶液,取5mL银纳米线溶液加入10gPDMS基体中,超声4h。
(3)将1g固化剂加入PDMS混合溶液(基体/固化剂的比例为10:1),取一块干净的硅片,裁剪成10×10cm大小,然后以500rpm的旋转速度将PDMS薄膜旋涂到硅片上,旋涂5次,将样品放入烘箱中在60℃下烘烤5小时。固化后,从硅片基底上剥去附着的PDMS/银纳米线层。
(4)用Ag基导电胶布将铜线固定在PDMS/银纳米线层两端,对PDMS/银纳米线层施加轴向应变,PDMS基底伸长。
(5)在处于拉伸状态的PDMS/银纳米线层上喷墨印刷ZnO量子点悬浮液,呈现一定的图案。
(6)释放应力,可形成波浪状ZnO量子点带,然后在90℃下干燥10min。
(7)将PDMS/银纳米线混合溶液涂到上述步骤中的PDMS/银纳米线层,放入烘箱中在60℃下烘烤4小时以上。制备PDMS/银纳米线@ZnOQDs@PDMS/银纳米线的复合材料。
在制得的PDMS/银纳米线@ZnOQDs@PDMS/银纳米线的复合膜中,银纳米线形成了良好的导电通路,实现了碳量子点在提供外部电源的条件下可以电致发光,并呈现一定的图案,发光强度可达到1847 cd·m-2;且在弯曲105°的情况下仍有稳定的发光亮度,说明可以构筑实现量子点表面图案化的可穿戴电子设备,用于柔性可穿戴器件的组装。
本发明中所用原料、设备,若无特别说明,均为本领域的常用原料、设备;本发明中所用方法,若无特别说明,均为本领域的常规方法。
本发明中所用原料、设备,若无特别说明,均为本领域的常用原料、设备;本发明中所用方法,若无特别说明,均为本领域的常规方法。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换,均仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (9)
1.一种具有表面图案化量子点的复合材料的制备方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)将量子点溶于溶剂中:按体积比1:4-6将浓度为0.1-0.2mg/mL的量子点溶液加入至正己烷溶液中,超声处理,得到量子点溶液;
(2)将银纳米线溶液加入至乙醇中超声分散,制成银纳米线溶液,加入PDMS基体中,超声处理,得到混合溶液;
(3)按质量比8-12:1将八甲基环四硅氧烷固化剂加入至部分步骤(2)所得混合溶液中得到旋涂液,取一块干净硅片,裁剪后,然后将所得旋涂液旋涂到硅片上,旋涂多遍,将硅片烘烤4h以上,固化后,从硅片基底上剥去附着的PDMS/银纳米线层;
(4)用Ag基导电胶布将铜线固定在PDMS/银纳米线层两端,对PDMS/银纳米线层施加轴向应变,使PDMS基底伸长;
(5)在处于拉伸状态的PDMS/银纳米线层上喷墨印刷量子点溶液,呈现一定图案;
(6)释放应力,可形成波浪状量子点带,然后干燥;
(7)另取步骤(2)所得混合溶液涂到步骤(6)所得的PDMS/银纳米线层上,烘烤4h以上,制得PDMS/银纳米线@QDs@PDMS/银纳米线复合材料,即具有表面图案化量子点的复合材料。
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,超声处理1-3h。
3.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述银纳米线的浓度为1-5mg/mL。
4.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,超处理声3-5h。
5.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,旋涂4-7遍。
6.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,烘烤温度为50-70℃,烘烤时间为4-7h。
7.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(6)中,干燥温度为85-95℃,干燥时间为5-15min。
8.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,旋涂速度为400-600rpm。
9.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(6)中,烘烤温度为50-70℃,烘烤时间为4-7h。
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