武汉纺织大学王栋教授/杨丽燕副教授《Adv. Mater.》：大尺寸、可拉伸、自保护、超高稳定性的钙钛矿光致发光长丝

2024-03-21 来源：高分子科技

卤化铅钙钛矿因其优异的光电性能，例如，光致发光量子产率高，发射光谱可调，色纯度高，载流子输运效率高，在柔性显示和可穿戴光电子领域展示巨大应用潜力。然而，卤化铅钙钛矿在湿、热和紫外光照下本征不稳定性阻碍了其产业化发展和应用。利用聚合物自封装效应，构建钙钛矿@聚合物复合结构提升钙钛矿环境稳定性和柔性的有效手段。

近期，武汉纺织大学纺织纤维及制品教育部重点实验室王栋教授团队的杨丽燕副教授首次提出采用湿法纺丝开发高拉伸性和超高荧光稳定的钙钛矿@聚合物光致发光长丝（图 1）。该工作以“Large-scale, stretchable, self-protective, and multifunctional perovskite luminescent filament with ultra-high stability”为题发表于《Advanced Materials》。文章第一作者为武汉纺织大学技术研究院的杨丽燕副教授，通讯作者为王栋教授。该研究工作得到国家自然科学基金和湖北省自然科学基金支持。

图 1 连续制备多彩钙钛矿光致发光长丝

制备的钙钛矿@聚合物光致发光长丝（CsPbX₃ PLF，X=Cl, Br, I）荧光颜色丰富、亮度高（PLQY~24.5%）、发射光谱可调、色纯度高、拉伸形变率大（~2400%）（图 2）。XPS表面元素分析和TOF-SIMS厚度剖析表明钙钛矿纳米在聚合物中均匀分布，表面/本体的阶梯式分布结构，提高了CsPbX₃ PLF的拉伸稳定性和环境稳定性。同时，拉伸作用不影响钙钛矿结晶性能，只诱导多角度取向（图 3）。

图 2 CsPbX₃ PLF的光致发光性能和拉伸稳定性。

图 3 CsPbX₃ PLF和TPU的WAXS图

凭借聚氨酯的原位封装效应及其与CsPbBr₃纳米晶之间的螯合作用，CsPbBr₃ PLF在空气（20~35 °C，30~80% RH）和85%高湿度环境中存储30天、50℃的环境温度中保存30天、水中浸泡30天、UV光照300分钟、强酸强碱溶液（pH 1-13）和有机溶剂中浸泡5 min，均表现出突出的光致发光稳定性（图 4）。该生产方法环境友好、生产速度高（0.7m/min）、生产成本低（1.56美元/100米）、回收利用荧光性能良好（回用5次，PL保持80%，回用10次，PL保持50%），大面积生产潜力巨大。

图 4 钙钛矿光致发光长丝超高环境稳定性。

凭借CsPbX₃PLF优异的环境稳定性、耐酸碱性和耐有机溶剂性能，首次实现了在有机染料和拉伸应变传感、柔性图案显示、二次防伪和危险预警系统方面的应用（图 5），拓宽了钙钛矿材料的应用领域。

图 5 钙钛矿光致发光长丝及纺织品的多功能应用。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202400919

【作者简介】

王栋，武汉纺织大学二级教授，博导，现任武汉纺织大学党委常委、研究生院院长、学科办主任，纺织纤维及制品教育部重点实验室主任。获评国家“万人计划”青年拔尖人才、教育部“新世纪优秀人才”，享受国务院政府特殊津贴。荣获全国五一劳动奖章、美国纤维学会杰出成就奖、中国青年科技奖、中国纺织工程学会纺织学术大奖等奖项。长期致力于先进纤维新材料及其与生物、电子、能源、环境等交叉学科领域的创新研究工作。

杨丽燕，武汉纺织大学技术研究院副教授，硕导，入选湖北省楚天学者计划。获国家自然科学基金青年基金、湖北省自然科学基金青年基金、武汉市科技局国家重点实验室专项资助，就钙钛矿材料与光伏、发光器件方面研究在Adv. Mater.、Rep. Prog. Phy.、Adv. Funct. Mater.、J. Mater. Chem. A等期刊发表SCI 论文20余篇，ESI高被引论文1篇。

课题组主页：http://wdgroup.org/

版权与免责声明：中国聚合物网原创文章。刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：info@polymer.cn，并请注明出处。

（责任编辑：xu）

【大中小】【打印】【关闭】

诚邀关注高分子科技

更多>>最新资讯

更多>>科教新闻