【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】人們對(duì)電子設(shè)備的便攜性、多功能性和集成性的期待推動(dòng)了可穿戴電子設(shè)備的快速發(fā)展。最近，摩擦電納米發(fā)電機(jī)(TENGs)在能力收集、人機(jī)交互、醫(yī)療監(jiān)測(cè)和自供電傳感等方面引起了關(guān)注。遺憾的是，這類交互設(shè)備多由分隔的傳感器和顯示單元組成，因而總是需要一些笨重的設(shè)備或有線連接來將輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為人類易讀出的形式。色彩提供了簡(jiǎn)單的傳輸信息的方法，其可調(diào)的顏色屬性有望與傳感器集成，為交互式信號(hào)的可視化開辟了新途徑。金屬鹵化物鈣鈦礦具有特殊的光物理性質(zhì)，為未來的可穿戴電子產(chǎn)品提供了新機(jī)會(huì)。然而，構(gòu)建自供能、應(yīng)變傳感和顯示等多功能特性一體化的光致發(fā)光傳感系統(tǒng)是巨大的挑戰(zhàn)。
中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所輕量化實(shí)驗(yàn)室研究員李清文與項(xiàng)目研究員張其沖等，提出了高效窄光致發(fā)光金屬鹵化物固體的水合成策略，進(jìn)一步將其應(yīng)用于自供電的可穿戴式光致發(fā)光傳感器。科研人員利用這一策略，僅使用水作為溶劑便制備了鹽殼金屬鹵化物固體(具有高效和狹窄的綠色排放，PLQY為87.3%)。其中，KBr鹽提供了一個(gè)富溴的環(huán)境來鈍化鈣鈦礦的表面缺陷，且作為基質(zhì)來提高其穩(wěn)定性。該綠色環(huán)保的制備策略可用于制備無色水性油墨和柔性光致發(fā)光薄膜。另外，該固態(tài)化合物可作為聚乙烯醇(PVA)的填料，用于TENG中的高性能正摩擦材料，所制備的TENG的輸出性能是原始TENG的2.3倍。研究進(jìn)一步構(gòu)建了電壓響應(yīng)范圍為0-100kPa、響應(yīng)時(shí)間為125ms的可穿戴光致發(fā)光傳感器，以檢測(cè)人體的各種運(yùn)動(dòng)。
研究顯示，運(yùn)用簡(jiǎn)單的水蒸發(fā)結(jié)晶策略即可制備高發(fā)射窄半高峰寬的金屬鹵化物固體，巧妙地引入溴化鉀鹽使得難溶于水的溴化鉛完全溶解在水中，不僅賦予了材料高量子產(chǎn)率，而且提升了產(chǎn)物光和熱穩(wěn)定性。得益于水蒸發(fā)結(jié)晶策略，前驅(qū)體水溶液可制備成水性墨水，通過與水性聚合物混合可以制備出柔性熒光薄膜，并可以通過噴墨打印技術(shù)打印相關(guān)的圖案。
作為概念驗(yàn)證，研究還構(gòu)建了電壓響應(yīng)范圍為0-100kPa，響應(yīng)時(shí)間為125ms的可穿戴光致發(fā)光壓力傳感器，未來有望構(gòu)建同時(shí)具有顯示-傳感一體化自供電集成器件，檢測(cè)人體的各種運(yùn)動(dòng)。
該研究為高發(fā)射的金屬鹵化物固體的合理設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)，并為擴(kuò)展其在多功能可穿戴熒光傳感器中的應(yīng)用提供了參考。相關(guān)研究成果以Robust Salt-Shelled Metal Halide for Highly Efficient Photoluminescence and Wearable Real-Time Human Motion Perception為題，發(fā)表在Nano Energy上。研究工作得到中科院和江蘇省青年基金項(xiàng)目的支持。該研究由蘇州納米所、華東理工大學(xué)、新加坡南洋理工大學(xué)、上海交通大學(xué)的科研人員合作完成。
圖1.固態(tài)鹽殼金屬鹵化物的制備
圖2.固態(tài)金屬鹵化物的穩(wěn)定性及其柔性應(yīng)用
圖3.固態(tài)金屬鹵化物在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用
所有評(píng)論僅代表網(wǎng)友意見，與本站立場(chǎng)無關(guān)。