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Small:梵高的微观星空:从碳量子点的自组织走向压电聚合物杂化发光材料的有序构筑

2020-03-23 20:02:39浏览:435来源:materialsviewschina   

自组织和自组装是自然界存在的普遍现象,被认为是一种终极的合成化学,推动了宇宙中复杂物质的形成和进化,从分子到生命,再到思维有机体。特别是,自组织和自组装过程在自发构建高度有序的功能材料体系中起着至关重要的作用。其中,纳米无机物在有机聚合物中的自组织过程可形成新颖的精细杂化结构,并赋予杂化材料以新功能,已引起材料学界的极大兴趣。然而,在现有的材料成分/结构/能量组合条件下,如何在微纳尺度上可控原位构筑高度复杂有序的自组织杂化光电结构,仍然是多功能无机-聚合物杂化光电材料在设计/制备中所面临的巨大挑战。另外,聚合物压电纳米发电机在捕获可变振幅/频率的动态机械能方面已显示出明显优势。目前,该领域研究重点主要集中在两个方面:提高压电材料的机电转换效率/稳定性,以及开发用于多重自适应电子学/光电子学的多功能杂化压电材料。


西南交通大学吕军教授和杨维清教授提出了一种全固态顺序自组织/自组装策略,用于原位构筑具有超高和超稳定压电响应且呈现多色荧光发射特性的复杂有序有机无机杂化材料。他们利用压电共聚物(PVDF-TrFE)作为碳量子点(CQDs)客体的主体基质材料,在高压下相继连续实现了CQDs客体在固相PVDF-TrFE基质中的自组织以及自组织CQDs结构诱导的PVDF-TrFE主体自组装。复合材料体系中自发形成了大量由热力学稳定的、阵列状态的极性聚合物晶体纳米线构筑而成的微米尺度、微纳分级、多边形CQDs/PVDF-TrFE杂化结构。该类材料具有典型的激发波长依赖的发光行为,随光激发波长的变化,依次表现出从蓝色、绿色和黄色到红色的荧光颜色。无需特殊的高电压极化处理,该类材料即可通过大规模群体协作新机制,从工作环境中捕获不同频率的动态机械能,并将其高效率地转换为电能,电压输出密度可达到29.6伏特/平方厘米。此外,基于高压结晶CQDs/PVDF-TrFE材料组装而成的压电纳米发电机(PNG),在驱动商用发光二极管(LEDs)的应用中表现出持久稳定的机电转换性能,经过连续10000次工作循环未观察到压电输出信号的衰减和波动。

研究者相信,本研究为应用于新一代全自主光电器件的多功能纳米无机物/有机聚合物杂化光电材料的设计与制备提供了新思路。同时,也期待能够吸引不同领域研究者更多的交叉合作,深入探索微观世界中无尽绚烂的星空之谜。相关结果发表在Small(DOI: 10.1002/smll.201905703)上。

(责任编辑:小编)
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