基于双网络离子凝胶的超伸缩持久电致发光器件研究

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【科研摘要】

离子凝胶由于其出色的机械和电气特性（包括可拉伸性，高导电性和稳定性）而成为柔性电子产品的良好候选者。最近，釜山国立大学 Sung‐Ho Jin 和 Jinhwan Yoon 教授团队开发了一种传导离子凝胶包含聚（ N-异丙基丙烯酰胺-co-N，N'-二乙基丙烯酰胺）/壳聚糖的双网络（DN），并通过三聚磷酸盐和戊二醛与壳聚糖网络的离子和共价交联而得到进一步增强。

《Advanced Materials》基于双网络离子凝胶的超伸缩和持久电致发光器件的图1

基于其优异的机械性能和高导电性，已将开发的DN离子凝胶设想为可拉伸的离子导体，用于极易拉伸的交流电致发光（ACEL）器件。用开发的离子凝胶制成的ACEL装置在超过1200％的超高伸长率下表现出稳定的工作性能，并表现出严重的机械变形，例如弯曲，滚动和扭曲。此外，已开发的 ACEL器件在1000次拉伸/释放循环中或在高达200°C的苛刻温度下也显示出稳定的发光。相关论文以题为 Super Stretchable and Durable Electroluminescent Devices Based on Double‐Network Ionogels 发表在《 A dvanced Materials 》上。

【主图导读】

《Advanced Materials》基于双网络离子凝胶的超伸缩和持久电致发光器件的图2

图1 a）聚（N-异丙基丙烯酰胺-co-N，N'-二乙基丙烯酰胺）（PNN）/壳聚糖（Ch）和PNN/交联Ch（x-Ch）的网络结构示意图。b）PNN / Ch和PNN/x-Ch离子凝胶的拉伸应力-应变曲线。c）PNN/x-Ch离子凝胶（符号）在拉伸过程中的电阻变化及其与λ ₂ 的拟合（线）。d）在6000×100％伸长/释放周期内，PNN/x-Ch的电阻变化。

《Advanced Materials》基于双网络离子凝胶的超伸缩和持久电致发光器件的图3

图2 a）可拉伸ACEL装置的图示结构（左）和照片（右）。b）ACEL设备等效电路的示意图。c）双电层和发射层在不同频率下的电容变化。d）PNN/x-Ch离子凝胶，Ecoflex 00-30和ACEL设备的拉伸应力-应变曲线。e）ACEL设备在各种施加的电压和频率（符号）及其装配（线）下的亮度变化。f）国际照明委员会（CIE）在300 V电压下以各种频率协调ACEL设备。

《Advanced Materials》基于双网络离子凝胶的超伸缩和持久电致发光器件的图4

图3 a）ACEL器件在各种变形（弯曲，滚动和扭曲）下的发光性能照片。b）发光操作的照片，c）亮度随应变的变化，d）发射光谱，以及e）ACEL器件在各种伸长率下的CIE坐标。

《Advanced Materials》基于双网络离子凝胶的超伸缩和持久电致发光器件的图5

图4 a）在1000个循环中100％伸长/释放期间，ACEL设备的亮度变化。b）在不同温度下工作的ACEL发光设备的照片。

【总结】

通过利用包括在 EMIF-TFSI中溶胀的双网络离子凝胶PNN/x-Ch的离子导体的优异机械性能，开发出的ACEL器件可保持高达1200％的拉伸强度并保持其明亮的发光性能，并显示出较高的机械，电气和热稳定性。基于这些积极特性，可以得出结论，PNN/x-Ch离子电镜应有望在新型可拉伸类型的照明显示器，传感器和前所未有的未来电子产品中应用。

参考文献： doi.org/10.1002/adma.202008849

【经典回顾】

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