一种多模态刺激发光柔性装置及其制备方法

本发明涉及电子器件，具体涉及一种多模态刺激发光柔性装置及其制备方法。

背景技术：

1、可穿戴的柔性电子皮肤显示材料是柔性显示技术的重要组成部分，是可穿戴设备、人工智能等新兴领域的必不可少的功能材料之一。可穿戴设备、人工智能需要柔性材料具有多模态发光显示功能，如同时具备应力发光、光致发光、热释光、电致发光等功能，但是绝大部分半导体发光材料只具备电致发光以及光致发光功能。过渡族金属掺杂的zns:cu、zns:mn、zns:al(缩写为zns:m)半导体材料具备优异的应力发光、交流电场激励下的电致发光性能。应力发光和电致发光分别将机械能以及电能转化为光能。zns:m在电场/应力的作用下，其导带发生倾斜，缺陷捕获的电子发生辐射跃迁，进而将能量传递到过渡族金属，从而引起过渡族金属发光。目前，科学家们利用zns:m与有机材料聚二甲基硅氧烷(pdms)复合制备出可电致发光、应力刺激发光，并可卷曲、可拉伸的柔性电子皮肤。相比于有机半导体柔性发光显示，基于zns:m/pdms复合膜具有更优异的鲁棒性。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提供一种多模态刺激发光柔性装置及其制备方法，在zns:m/pdms复合膜中添加具有优异应力发光以及热释光的代表性铁电材料linbo3:pr晶粒，进而实现复合膜的电致发光、光致发光、应力发光增强，并能够实现强热释光性能，同时研究电致发光、光致发光、应力发光以及热释光性能的相互影响规律，进而制备出优异性能的多模态刺激发光柔性装置。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多模态刺激发光柔性装置，包括从上到下依次设置的第一电极层、多模态刺激发光柔性主体和第二电极层，所述第一电极层的材料为铜箔导电胶带，所述第二电极层的材料为ito透明导电膜，所述多模态刺激发光柔性主体包括如下组分：linbo3:0.01pr3+粉末、zns:cu粉末和聚二甲基硅氧烷。

3、本发明中，弹性应力发光是压电效应作用下的载流子释放引起的，通过zns:cu与pdms结合，拉伸复合膜使外界应力传递到发光介质层zns:cu上；添加linbo3:0.01pr3+的作用是1、可以通过调节激发光波长改变复合膜发光颜色，因为zns:cu紫外光照射产生蓝绿光，linbo3:0.01pr3+紫外光照射产生红光；2、linbo3:0.01pr3+具有强烈的红色热释光，引入一种新的热释光。

4、本发明的第二个目的在于提供一种多模态刺激发光柔性装置的制备方法，具体包括如下步骤：

5、s1、采用高纯的li2co3、nb2o5和pr2o3为原料，按照linbo3:0.01pr3+中的li，nb，pr化学计量比进行称重配料得到混合料，然后将混合料放入球磨罐中球磨混合，球磨后将原料进行烘干压片、然后进行保温得到linbo3:0.01pr3+粉体；

6、s2、将步骤s1中所得的linbo3:0.01pr3+粉体碾碎，放入球磨罐中球磨后烘干得到linbo3:0.01pr3+粉末；

7、s3、将步骤s2得到的linbo3:0.01pr3+粉末与zns:cu粉末按照比例进行称重配料，然后放入pdms混合液中搅拌得到多模态刺激发光柔性主体混合液；

8、s4、将步骤s3制备的多模态刺激发光柔性主体混合液去除气泡，然后将所得的混合溶液在玻璃板上进行刮涂后放入烘箱固化得到多模态刺激发光柔性主体；

9、s5、将步骤s4得到的多模态刺激发光柔性主体的两侧分别添加铜箔导电胶带和ito透明导电膜，并引出导线得到多模态刺激发光柔性装置。

10、作为优选，所述步骤s1中，球磨的参数如下：原料的体积、玛瑙球体积、球磨介质无水乙醇的体积比为1:1:1.5，球磨时间≥12h。本发明采用上述球磨参数，能使混合粉末充分球磨，从而得到小粒径的粉末颗粒。

11、作为优选，所述步骤s1中，烘干的温度为80-90℃，压片的压力为20-30mpa。本发明采用上述烘干温度和压片压力，能使得到的片更致密，有利于烧结。

12、作为优选，所述步骤s1中，保温的参数如下：保温温度为1000-1100℃，保温时间为7-9h。本发明采用上述保温温度和保温时间，能使得到的粉体性能最佳。

13、作为优选，所述步骤s2中，球磨的时间≥12h，烘干的温度为80-90℃。作为优选，所述步骤s3中，pdms溶液由pdms和固化剂组成，且所述pdms：固化剂：zns:cu：linbo3:0.01pr3+的质量比为9：1：15：3。本发明采用上述质量配比的pdms：固化剂：zns:cu：linbo3:0.01pr3+，能得到发光性能最均衡的多模态刺激发光柔性装置。

14、作为优选，所述步骤s3中，搅拌的时间为10-20min。本发明采用上述搅拌时间，能使粉末与pdms更好的混合，使发光均匀。

15、作为优选，所述步骤s4中，刮涂得到的多模态刺激发光柔性主体厚度为190-200μm。考虑到薄膜厚度对电致发光、应力发光的影响，若薄膜太厚不利于电致发光，若薄膜太薄，在应力发光时，薄膜容易撕裂，因此本发明采用上述厚度的多模态刺激发光柔性主体。

16、作为优选，所述步骤s4中，固化的温度为80-90℃。本发明采用上述固化温度，能使薄膜固化更快，减少颗粒沉积在膜底。

17、与现有技术相比，本发明具有如下优点：

18、其一、本发明得到的同时具备光致发光、电致发光、应力发光、热释光的多模态刺激发光柔性装置采用多种发光粒子和一种光学透明的弹性体材料混合溶液封装而成，在较强光致发光、电致发光、应力发光同时还具备强热释光的性能，实现了柔性材料具有多模态发光显示功能，为柔性可穿戴电子皮肤提供材料基础。

19、其二、本发明提供的制备方法操作流程简易，且成本较低，适合大面积生产。

技术特征：

1.一种多模态刺激发光柔性装置，其特征在于，包括从上到下依次设置的第一电极层、多模态刺激发光柔性主体和第二电极层，所述第一电极层的材料为铜箔导电胶带，所述第二电极层的材料为ito透明导电膜，所述多模态刺激发光柔性主体包括如下组分：linbo3:0.01pr3+粉末、zns:cu粉末和聚二甲基硅氧烷。

2.一种如权利要求1所述的多模态刺激发光柔性装置的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：

3.如权利要求2所述的多模态刺激发光柔性装置的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，球磨的参数如下：原料的体积、玛瑙球体积、球磨介质无水乙醇的体积比为1:1:1.5，球磨时间≥12h。

4.如权利要求2所述的多模态刺激发光柔性装置的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，烘干的温度为80-90℃，压片的压力为20-30mpa。

5.如权利要求2所述的多模态刺激发光柔性装置的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，保温的参数如下：保温温度为1000-1100℃，保温时间为7-9h。

6.如权利要求2所述的多模态刺激发光柔性装置的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，球磨的时间≥12h，烘干的温度为80-90℃。

7.如权利要求2所述的多模态刺激发光柔性装置的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，pdms溶液由pdms和固化剂组成，且所述pdms：固化剂：zns:cu：linbo3:0.01pr3+的质量比为9：1：15：3。

8.如权利要求2所述的多模态刺激发光柔性装置的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，搅拌的时间为10-20min。

9.如权利要求2所述的多模态刺激发光柔性装置的制备方法，其特征在于，所述步骤s4中，刮涂得到的多模态刺激发光柔性主体厚度为190-200μm。

10.如权利要求2所述的多模态刺激发光柔性装置的制备方法，其特征在于，所述步骤s4中，固化的温度为80-90℃。

技术总结
本发明提供了一种多模态刺激发光柔性装置及其制备方法，包括从上到下依次设置的第一电极层、多模态刺激发光柔性主体和第二电极层，所述第一电极层的材料为铜箔导电胶带，所述第二电极层的材料为ITO透明导电膜，所述多模态刺激发光柔性主体包括如下组分：LiNbO<subgt;3</subgt;:0.01Pr<supgt;3+</supgt;粉末、ZnS:Cu粉末和聚二甲基硅氧烷，与现有技术相比，本发明得到的同时具备光致发光、电致发光、应力发光、热释光的多模态刺激发光柔性装置采用多种发光粒子和一种光学透明的弹性体材料混合溶液封装而成，在较强光致发光、电致发光、应力发光同时还具备强热释光的性能，实现了柔性材料具有多模态发光显示功能，为柔性可穿戴电子皮肤提供材料基础。

技术研发人员：罗来慧,王李栋,杜鹏,姜海
受保护的技术使用者：宁波大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27