1.本發(fā)明涉及一種可拉伸高電導(dǎo)透明凝膠，具體來說是一種可拉伸電致發(fā)光器件的制備方法，屬于柔性光電器件領(lǐng)域。


背景技術(shù)：

2.可拉伸電致發(fā)光器件具有柔韌性好、機(jī)械強(qiáng)度高和機(jī)械穩(wěn)定性高的特點(diǎn)。是未來可穿戴集成器件系統(tǒng)中必不可少的組成部分，廣泛應(yīng)用于柔智能傳感器、柔性發(fā)光器件與人工智能皮膚等?，F(xiàn)已制造的可拉伸電致發(fā)光器件多為“三明治”結(jié)構(gòu)，其導(dǎo)電電極多為絕緣彈性體包裹的導(dǎo)電材料：碳納米管、銀納米網(wǎng)絡(luò)和石墨烯等，雖然制備的器件電導(dǎo)率高，但其機(jī)械穩(wěn)定性差導(dǎo)電層容易斷裂，且器件的透光率低發(fā)光效果差[j.mater.chem.a,2020,8,23059]?；谶@些材料的缺點(diǎn)，可拉伸電致發(fā)光器件的可拉伸、導(dǎo)電和透光性能仍有較大的挖掘空間。出于這一目的，許多關(guān)鍵問題需要在設(shè)計(jì)和制備器件的過程中引起足夠的重視。
[0003]
導(dǎo)電聚合物水凝膠結(jié)合了導(dǎo)電材料和水凝膠的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的柔韌性、生物相容性和可調(diào)節(jié)的機(jī)械和電化學(xué)性能，這些優(yōu)異的性能，使其能夠用作柔性電解質(zhì)和電極材料。xinting han等介紹的聚乙烯醇-咪唑氯鹽體系的離子凝膠為可拉伸電致發(fā)光材料提供了一種新選擇。水凝膠本質(zhì)上無毒易于制造，具有高電導(dǎo)率。選擇聚乙烯醇-咪唑氯鹽體系制備具有優(yōu)異的電導(dǎo)率、可拉伸性和透光率器件，從而滿足器件的各種工作需求[ind.eng.chem.res.2020,59,22509]。
[0004]
目前制備聚乙烯醇-咪唑氯鹽體系的凝膠有物理交聯(lián)法和化學(xué)交聯(lián)法，本專利采用化學(xué)交聯(lián)法，其制備過程簡單有效，重現(xiàn)性好，凝膠薄膜與發(fā)光層表面接合牢固而均勻，器件穩(wěn)定性大大提高。有效提升了器件的可拉伸性，解決了透光率不足等問題。


技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

[0005]
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有發(fā)光器件的機(jī)械穩(wěn)定性差和電導(dǎo)率不足的技術(shù)問題。
[0006]
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于咪唑氯鹽的離子凝膠可拉伸電致發(fā)光器件的制備方法，包括以下步驟：
[0007]
步驟1)：一個(gè)制備離子凝膠電極的步驟；以柔性材料和導(dǎo)電材料為起始原料，以交聯(lián)材料為交聯(lián)劑，蒸餾水作為溶劑，將物料混合攪拌均勻后再超聲處理去除氣泡，攪拌反應(yīng)，然后冷卻至室溫，制備得離子凝膠；
[0008]
步驟2)：一個(gè)制備電致發(fā)光層的步驟；取發(fā)光材料，加入彈性材料，攪拌均勻后形成乳濁液，超聲處理去除氣泡，將溶液放入烘箱中反應(yīng)，固化制得電致發(fā)光層；
[0009]
步驟3)：一個(gè)制備可拉伸電致發(fā)光器件的步驟；將步驟1)獲得的離子凝膠作為基質(zhì)，使用線棒涂布器將步驟2)獲得的電致發(fā)光層作為基底，采用滾涂法，分別在基底兩端涂布離子凝膠，將涂布好的器件，放入-4～-10℃的冰箱反應(yīng)12～18h，強(qiáng)化聚乙烯醇的交聯(lián)，
制得具有“三明治”結(jié)構(gòu)的可拉伸電致發(fā)光器件。
[0010]
優(yōu)選地，所述步驟1)中聚乙烯醇、1-乙基-3-甲基氯化咪唑、硼酸和蒸餾水的質(zhì)量比為1:0.4:0.05:8～1.5:0.8:0.1:10，優(yōu)選為1:0.8:0.1:8。
[0011]
優(yōu)選地，所述步驟1)中反應(yīng)的溫度為80～90℃，優(yōu)選為90℃，時(shí)間為1～2h，常壓。
[0012]
優(yōu)選地，所述步驟(1)中的導(dǎo)電材料為碳納米管、銀納米線、pedot:pss或1-乙基-3-甲基氯化咪唑，優(yōu)選為1-乙基-3-甲基氯化咪唑?qū)щ姴牧希蝗嵝圆牧蠟榫垡叶蓟蚓垡蚁┐?，?yōu)選為聚乙烯醇；交聯(lián)材料為丁醛、乙二醛或硼酸，優(yōu)選為硼酸。
[0013]
優(yōu)選地，所述步驟2)中烘箱的溫度為80℃，反應(yīng)的時(shí)間為常壓下3h。
[0014]
優(yōu)選地，所述步驟2)中彈性材料為sebs、聚氨酯或聚二甲基硅氧烷，優(yōu)選為聚二甲基硅氧烷；發(fā)光材料為摻雜cu
2+
的zns熒光粉、摻雜al
3+
的zns熒光粉或摻雜mn
2+
的zns熒光粉。
[0015]
更優(yōu)選地，所述發(fā)光材料為摻雜cu
2+
的zns熒光粉，其與彈性材料的質(zhì)量比為1:5～2:5，優(yōu)選為1:5。
[0016]
優(yōu)選地，所述步驟3)中滾涂法采用線棒涂布器。
[0017]
優(yōu)選地，所述步驟3)中反應(yīng)的條件為-4℃，18h。
[0018]
優(yōu)選地，所述可拉伸電致發(fā)光器件分為三層，兩個(gè)外側(cè)為離子凝膠機(jī)體，中間層為電致發(fā)光層。
[0019]
本發(fā)明以pva和emimcl為起始原料，按照一定比例與ba加入蒸餾水中超聲處理30分鐘，使其混合均勻且無氣泡。在90℃下，攪拌反應(yīng)1個(gè)小時(shí)后冷卻至室溫制得離子凝膠，該離子凝膠兼具可拉伸、導(dǎo)電性、透光率優(yōu)異性能。
[0020]
本發(fā)明以pva-emimcl離子凝膠和pdms包裹的摻雜cu
2+
的zns熒光粉為原料，制備可拉伸電致發(fā)光器件，通過使用線棒涂布器，采用滾涂法，封裝器件。將離子凝膠均勻的涂敷在pdms發(fā)光層上，形成一層致密的導(dǎo)電薄膜，再將器件放入-4℃的冰箱反應(yīng)過夜，增強(qiáng)交聯(lián)作用，使器件結(jié)構(gòu)更加牢固。制備的可拉伸電致發(fā)光器件實(shí)現(xiàn)可拉伸、透光率、導(dǎo)電率優(yōu)異性能，并且原料簡單，薄膜與發(fā)光層之間有良好的結(jié)合力，具有良好可拉伸性能，對電致發(fā)光材料的應(yīng)用領(lǐng)域拓展具有重要的參考價(jià)值。
[0021]
本發(fā)明采用的導(dǎo)電材料為pva-emimcl凝膠體系，pva-emimcl凝膠的制備可以分為物理交聯(lián)法和化學(xué)交聯(lián)法?；瘜W(xué)交聯(lián)法中使用硼酸作為交聯(lián)劑，有著成本便宜，操作簡單，制備出的pva-emimcl凝膠交聯(lián)度高、穩(wěn)定性良好等優(yōu)點(diǎn)。
[0022]
本發(fā)明和已有技術(shù)相比，其技術(shù)進(jìn)步是顯著的。本發(fā)明利用pva-emimcl凝膠體系為器件兩端的導(dǎo)電電極，其具有優(yōu)異的可拉伸性、高電導(dǎo)率和透光率。從而實(shí)現(xiàn)一種具有高電導(dǎo)率和高透光率性能的可拉伸電致發(fā)光器件。器件中間發(fā)光層為pdms包裹的摻雜cu
2+
的zns熒光粉，發(fā)光性能好，穩(wěn)定性強(qiáng)。在封裝時(shí)使用線棒涂布器采取滾涂法封裝pva-emimcl凝膠，將封裝好的器件放入-4℃的冰箱過夜，使其“三明治”結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固。本發(fā)明的方法在可拉伸電致發(fā)光領(lǐng)域具有重要應(yīng)用，本發(fā)明提高了可拉伸電致發(fā)光器件在工作條件下的可拉伸性、電導(dǎo)率和透光率。
附圖說明
[0023]
圖1為器件的“三明治”結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]
圖2為器件在30v激發(fā)電壓下導(dǎo)電發(fā)光；
[0025]
圖3為不同emimcl含量離子凝膠電導(dǎo)率-拉伸曲線圖；
[0026]
圖4為emimcl組分為60％、80％、100％時(shí)，愈合前后應(yīng)力-拉伸曲線圖；
[0027]
圖5a、5b分別為不同組分的離子凝膠的ftir圖譜；
[0028]
圖6為厚度為5mm的凝膠薄膜紫外可見光譜。
具體實(shí)施方式
[0029]
為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。
[0030]
實(shí)施例1
[0031]
制備離子凝膠。將pva、ba和emimcl分別溶于蒸餾水中(濃度分別為0.125g/ml、0.0063g/ml和0.05g/ml)，將物料混合攪拌均勻后再超聲處理30min去除氣泡。在90℃下反應(yīng)攪拌反應(yīng)1h，冷卻至室溫，制備得離子凝膠。
[0032]
取1g摻雜cu
2+
的zns熒光粉(摻雜比例0.01wt％)，加入5g pdms，攪拌均勻后形成乳濁液，超聲處理30min去除氣泡。將乳濁液放入80℃的烘箱中反應(yīng)3h，固化制得電致發(fā)光層
[0033]
使用線棒涂布器將獲得的電致發(fā)光層作為基底，采用滾涂法，分別在基底兩端涂布上述制得的離子凝膠，將涂布好的器件，放入-4℃的冰箱反應(yīng)12h后取出冷卻至室溫。
[0034]
圖1是器件的“三明治”結(jié)構(gòu)示意圖，從圖1中可以看出器件結(jié)構(gòu)為上中下三層，兩端分別為例子凝膠薄膜，中間為電致發(fā)光層，為“三明治”結(jié)構(gòu)。
[0035]
圖2是器件在30v激發(fā)電壓下發(fā)光，可以明顯看到器件發(fā)光效果優(yōu)秀。
[0036]
實(shí)施例2
[0037]
制備離子凝膠。將pva、ba和emimcl分別溶于蒸餾水中(濃度分別為0.125g/ml、0.0063g/ml和0.05g/ml)，將物料混合攪拌均勻后再超聲處理30min去除氣泡。80℃下反應(yīng)攪拌反應(yīng)1h，冷卻至室溫，制備得離子凝膠。
[0038]
取2g摻雜cu
2+
的zns熒光粉(摻雜比例0.03wt％)，加入5gpdms，攪拌均勻后形成乳濁液，超聲處理30min去除氣泡。將乳濁液放入80℃的烘箱中反應(yīng)3h，固化制得電致發(fā)光層
[0039]
使用線棒涂布器將獲得的電致發(fā)光層作為基底，采用滾涂法，分別在基底兩端涂布上述制得的離子凝膠，將涂布好的器件，放入-4℃的冰箱反應(yīng)12h后取出冷卻至室溫。
[0040]
圖3為不同emimcl含量離子凝膠電導(dǎo)率-拉伸曲線圖；圖4是emimcl組分為60％，80％，100％時(shí)，愈合前后應(yīng)力-拉伸曲線圖。從圖3可以看出emimcl含量為100％時(shí)離子凝膠電導(dǎo)率為0.33s/m，當(dāng)emimcl含量大于80％時(shí)電導(dǎo)率變化較平穩(wěn)，此時(shí)導(dǎo)電率與拉伸率呈線性變化。圖4中咪唑氯鹽60％含量時(shí)韌性較高，壓強(qiáng)最高達(dá)到259.7kpa，可以拉伸至2.21比列，但是拉伸性能不好，會直接斷裂，愈合后的拉伸性能大大降低，穩(wěn)定性不好；咪唑氯鹽含量80％時(shí)，拉伸性能較好可拉伸至2.56才完全斷裂，且在開始斷裂時(shí)仍然可以保持56kpa的壓強(qiáng)，穩(wěn)定性優(yōu)異，且愈合后的拉伸性能下降不多，高溫重鑄后可以完全恢復(fù)；咪唑氯鹽含量100％時(shí)，可拉伸至3.27才完全斷裂，且愈合后性能恢復(fù)較好。
[0041]
實(shí)施例3
[0042]
制備離子凝膠。將pva、ba和emimcl分別溶于蒸餾水中(濃度分別為0.15g/ml、0.001g/ml和0.08g/ml)，將物料混合攪拌均勻后再超聲處理30min去除氣泡。在90℃下反應(yīng)攪拌反應(yīng)1h，冷卻至室溫，制備得離子凝膠。
[0043]
取1g摻雜cu
2+
的zns熒光粉(摻雜比例0.05wt％)，加入5gpdms，攪拌均勻后形成乳濁液，超聲處理30min去除氣泡。將乳濁液放入80℃的烘箱中反應(yīng)3h，固化制得電致發(fā)光層。
[0044]
使用線棒涂布器將獲得的電致發(fā)光層作為基底，采用滾涂法，分別在基底兩端涂布上述制得的離子凝膠，將涂布好的器件，放入-4℃的冰箱反應(yīng)18h后取出冷卻至室溫。
[0045]
圖5a、5b是不同組分的離子凝膠的ftir圖譜。圖6是5mm厚度的凝膠薄膜紫外可見光譜。從圖5a可以看到emimcl在3200cm-1
和3100cm-1
附近出現(xiàn)了咪唑環(huán)的伸縮振動(dòng)特征峰，pva在3400cm-1
附近出現(xiàn)了寬泛的譜峰，屬于o-h的伸縮振動(dòng)，但硼酸的加入使其譜峰變得尖銳且向高波數(shù)移動(dòng)，加強(qiáng)了o-h的強(qiáng)度。圖5b在1570cm-1
附近屬于咪唑環(huán)面外伸縮振動(dòng)，在1170cm-1
附近屬于c-n的伸縮振動(dòng)。pva在1150cm-1
和1090cm-1
附近分別屬于晶態(tài)區(qū)和非晶態(tài)區(qū)的c-o伸縮振動(dòng)，pbe和pe在1150附近無吸收表明pva主要出于非晶態(tài)。此外pbe的譜峰向高波數(shù)移動(dòng)，這些波數(shù)的偏移都是基于emimcl，pva和ba的相互作用。圖6顯示了例子凝膠薄膜高達(dá)94％的透光率。