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美国开发出可用于柔性显示及防破碎的量子点封装透明材料

2019-06-06 14:40:00

近日，美国海军研究实验室（华盛顿特区）材料科学与技术部光学科学部的一个研究小组正在开发一种透明的发光材料。该材料是一种用来封装量子点（QD）材料的巯基炔（Thiol-yne）纳米复合聚合物。这项技术的潜在应用包括柔性、可拉伸和防破碎的显示器。

该团队最近发表了一篇关于该主题的报告，提为“通过热固化或光聚合制备的光致发光量子点巯基炔纳米复合材料”。

“实验证明，根据起始组分的选择，使用巯基炔化学制备的聚合物可以呈现橡胶属性、刚性、高折射率属性、透明属性，以及高温下的稳定性等。”此外，它们还可以通过掺入其他纳米颗粒来改性。上述这些理想的材料属性使得巯基炔聚合物材料在一些领域具有很大的应用潜力，比如基于光致发光材料的各种应用中。

目前这些研究的一个具体目标就是验证将巯基炔化学制备的巯基炔聚合物用作QD载体的可行性。这里的可行性体现在，这种方案是否可以制作出这样一种光致发光的QD巯基炔纳米复合材料，以确保其QD的特征性发光不受聚合或淬灭影响。

在目前的工作中，研究人员合成了新的配体并将其用于各种直径QD材料的官能化（在化学中，配体是通过配位键连接到特定金属原子上的一种离子或分子。官能化是通过改变特定材料的表面化学性质，进而实现材料增加新功能、特征和能力的过程。）

将官能化的QD结合到巯基炔预聚物中所需的全部过程是将巯基炔预聚物添加到QD溶液中。这一过程在玻璃小瓶中进行，然后剧烈搅拌几秒钟。此时，预聚物可以滴涂或旋涂在基材上或倒入模具中。然后通过紫外固化或热固化工艺使材料聚合以制成QD巯基炔纳米复合材料聚合物，下图展示了这两种可能的材料制造工艺。

在紫外固化期间，透明的纳米复合材料会发出和QD尺寸相关的预期颜色的光。这证明，QD可以掺入到巯基炔聚合物材料中而不会显著改变QD的发光颜色。研究人员还确认了QD在整张聚合物材料中的分布均匀性，下图说明了这些含QD的聚合物样品的发光特性。

左侧和中间：处于外环境条件下含有红色QD的巯基炔聚合物材料样品；右侧：紫外光照射下的巯基炔聚合物材料样品，图中矩阵内展示了红色QD（1.5μm）。

在他们的文章中，研究人员得出结论，他们的发明“根据预聚物配方中使用的单体和/或掺入的QD，可制作出一种定制光学性质的材料。”

他们还进一步解释，这种实现QD官能化和QD与巯基炔聚合物材料合成的方法是切实可行的，并在报告内对另一类型QD和纳米颗粒的合成制备进行概述。

美国专利商标局最近公布了海军研究实验室基于该文章所描述技术提交的专利申请。该专利申请的申请号为16 / 153,357。他们与实验室的技术转让办公室TechLink合作，希望通过企业将这项政府资助的研究成果商业化。