一种柔性电致发光复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种柔性电致发光复合材料及其制备方法，属于能源材料技术领域。
【背景技术】
[0002]当物质以某种方式吸收能量后电子从基态被激发到激发态，之后在从激发态回到基态的过程中发出光子的现象叫发光。根据激发源的不同，发光是多种多样的，主要类型有:光致发光、阴极射线发光、电致发光、热释发光、光释发光、辐射发光等。电致发光是指在发光材料的两端加一个电压，在电激发下电子从基态跃迀到激发态再回到基态过程中放出光子的现象，目前电致发光主要的发光材料包括无机和有机两大类，无机发光材料由于其高的稳定性在照明领域有重要的应用，主要应用的无机发光材料包括稀土材料和半导体材料。
[0003]发光材料的性质直接影响电致发光装置的稳定性和使用，通常的电致发光装置都是将发光材料涂覆在刚性的平面固体基质上使用，如ITO玻璃等，而对于一些特殊的需要，柔性材料的可弯曲及任意剪切性质给电光源带来新的希望，但是将发光材料涂覆在柔性材料上不同于刚性固体，对组成面光源的各层材料的技术要求高，不能用传统的方法，存在技术的瓶颈，因此目前市场上关于这类的报道很少。
【发明内容】
[0004]本发明针对发光材料在柔性材料上使用寿命短、不稳定的不足，提供了一种柔性电致发光复合材料，该复合材料可任意弯曲、切割、折叠，发光材料不会受损，使用寿命长，发光稳定。
[0005]本发明还提供了上述复合材料的制备方法，该方法制造过程简单可行，通过电介质层和发光层成分的选择，可以保证发光材料的发光性能，发光材料不会在弯折等过程中破裂、损坏，使用寿命长，在具有很高的应用价值。
[0006]本发明具体技术方案如下:
一种柔性电致发光复合材料，包括覆有导电层的柔性基质，所述导电层上覆有电介质层，所述电介质层上覆有发光层;其中，所述发光层为发光材料、石墨烯和聚乙烯基咔唑的混合物。其结构示意图如图1所示。
[0007]上述柔性电致发光复合材料是一种由交流电激发的柔性发光复合材料，其用交流电激发后可发光。并且该复合材料的基质为柔性基质，可以根据需要弯曲形变，具有更广的应用。
[0008]上述柔性电致发光复合材料中，发光材料在发光层中的含量为47.5_85wt%，聚乙烯基咔唑和石墨烯的重量比为8-270: I。
[0009]上述柔性电致发光复合材料中，发光层中的发光材料和聚乙烯基咔唑的粒度均为100-1500纳米。所述石墨烯是剥离后的层状石墨烯。聚乙烯基咔唑的分子量范围为25000-500000ο
[0010]上述柔性电致发光复合材料中，所述发光材料为无机荧光粉，例如稀土发光材料、掺杂半导体发光材料或未掺杂半导体发光材料等。通过发光材料的选择，可以发出不同颜色的光。
[0011]上述柔性电致发光复合材料中，发光层的厚度为50-240微米。
[0012]上述柔性电致发光复合材料中，所述电介质层为富勒烯和聚乙烯咔唑的混合物。优选的，富勒烯的含量为聚乙烯基咔唑和富勒烯总质量的2_8wt%。其中，聚乙烯基咔唑的分子量范围为25000-50000。
[0013]上述柔性电致发光复合材料中，电介质层的厚度为10-300微米。
[0014]上述柔性电致发光复合材料中，所述柔性基质为PET膜。
[0015]上述柔性电致发光复合材料中，所述导电层为ITO层、导电的银浆、铟浆、或碳浆等。一般的，导电层的厚度为小于I微米。
[0016]上述柔性电致发光复合材料可用交流电激发发光，其激发电压为60-240V，交流电的频率为50-2000Hz。
[0017]上述柔性电致发光复合材料可以弯曲、折叠、剪切，柔性好，发光层在弯曲、折叠、剪切过程中保持完好，不会破损。该复合材料可以作为电光源材料，也可以制成各种装置，根据发光材料的选择，发光颜色可调，可获得红、黄、蓝、绿及白色等各种波长的光。
[0018]本发明柔性电致发光复合材料的制备方法，包括以下步骤:
(1)取覆有导电层的柔性基质，备用；
(2)将聚乙烯基咔唑溶解到体积比1:1的正己烷和丙酮的混合溶剂中，然后加入富勒烯混合均匀，将该溶液涂覆在导电层上，干燥得电介质层；
(3)将发光材料加入体积比1:1的正己烷与丙酮的混合溶剂中，混合均匀后加入聚乙烯基咔唑和石墨烯，混合均匀后将该溶液涂覆在电介质层上制备发光层，发光层干燥后即得柔性电致发光复合材料。
[0019]上述制备方法中，步骤(2)和(3)中，所述涂覆方法可以采用丝网印刷、滚筒印刷、旋转喷涂、喷淋喷涂、喷墨打印或激光打印的方法实现。
[0020]上述制备方法中，电介质层的厚度为10-300微米，发光层的厚度为50-240微米。
[0021]上述制备方法中，发光层中成分的粒度为100-1500纳米，如果成分本身粒度在此范围内，可直接使用，如果粒度不在此范围内，可以通过研磨的方式得到合适粒度的发光层成分。
[0022]本发明提供了一种柔性发光复合材料，该材料将发光层涂覆在柔软的柔性基质上，发光层很容易因为基质的形变产生破损。本发明通过改善发光层，在发光层中引入聚乙烯基咔唑和石墨烯，使发光层涂覆在柔性基质上不会破损。本发明直接使用现在已经商用的各种无机发光材料(例如稀土发光材料、掺杂及未掺杂半导体发光材料)作为发光材料，用交流电激发即可发光，节能、寿命长、发光稳定，可以弯曲、折叠、剪切，柔性好。本发明复合材料制备简单，可以制成各种装置材料，可以作为电光源材料，发光颜色可调，发光材料适用面广，具有很好的应用前景，特别适合目前环境发展的需求。
【附图说明】
[0023]图1本发明柔性电致发光复合材料的结构示意图。
[0024]图中，1、柔性基质，2、导电层，3电介质层，4、发光层。
【具体实施方式】
[0025]下面通过实施例对本发明进行进一步的阐述，下述说明仅为了解释本发明，并不对其内容进行限定。
[0026]下述实施例中，所用聚乙烯基咔唑、石墨烯、富勒烯、无机发光材料等原料均可以直接购买商业产品。
[0027]下述实施例中，聚乙烯基咔唑的分子量为25000-50000，聚乙烯咔唑、无机发光材料的粒径在100-1500nm范围。
[0028]实施例1
1.1量取体积分别为2 mL的正己烷和丙酮，待混合均匀后，在搅拌条件下加入5 g聚乙烯咔唑，并使其完全溶解；
1.2称取0.1 g富勒烯加入实施例1.1所得的溶液中，经混合均匀后，采用丝网印刷将电介质层涂覆到表面有ITO导电层的PET膜上，并控制电介质层的厚度为10微米，之后进行干燥处理；
1.3在体积分别为10 mL的正己烷与丙酮的混合溶液中，加入50 g稀土红色稀土发光材料，其粒度为100纳米，经搅拌使其混合均匀；
1.4称取49 g聚乙烯基咔唑和I克石墨烯加入步骤1.3所得溶液中，获得混合溶液；
1.5采用丝网印刷将实施例1.4中的溶液，均匀涂覆到实施例1.2中的电介质层上，并控制发光层的厚度为50微米，经干燥之后获得发红光的柔性发光复合材料(即柔性电致发光复合材料，下同)。
[0029]所得柔性发光复合材料可随意弯曲，弯曲对折后发光层仍保持完整，无开裂、破碎现象发生，在120V、600赫兹的交流电激发下得到红色发光。
[0030]实施例2
2.1量取体积分别为2 mL的正己烷和丙酮，待混合均匀后，在搅拌条件下加入5 g聚乙烯咔唑，并使其完全溶解；
2.2称取0.1 g富勒烯加入实施例2.1所得的溶液中，经混合均匀后，采用丝网印刷将电介质层涂覆到表面有ITO导电层的PET膜上，并控制电介质层的厚度为10微米，之后进行干燥处理；
2.3在体积分别为10 mL的正己烷与丙酮的混合溶液中，加入50 g白色稀土发光材料，其粒度为1500纳米，经搅拌使其混合均匀；
2.4称取25 g聚乙烯基咔唑和I克石墨烯加入实施例2.3所得溶液中，获得混合溶液；
2.5采用丝网印刷将实施例2.4中的溶液，均匀涂覆到实施例2.2中的电介质层上，并控制发光层的厚度为100微米，经干燥之后获得柔性发光复合材料。
[0031]所得柔性发光复合材料可随意弯曲，弯曲对折后发光层仍保持完整，无开裂、破碎现象发生，在120V、600赫兹的交流电激发下得到白色发光。
[0032]实施例3
3.1量取体积分别为2 mL的正己烷和丙酮，待混合均匀后，在搅拌条件下加入5 g聚乙烯咔唑，并使其完全溶解； 3.2称取0.1 g富勒烯加入实施例3.1所得的溶液中，经混合均匀后，采用丝网印刷将电介质层涂覆到表面有ITO导电层的PET膜上，并控制电介质层的厚度为10微米，之后进行干燥处理；
3.3在体积分别为10 mL的正己烷与丙酮的混合溶液中，加入31 g红色稀土发光材料，其粒度为1200纳米，经搅拌使其混合均匀；
3.4称取30 g聚乙烯基咔唑和I克石墨烯加入实施例3.3所得溶液中，获得混合溶液；