《Advanced Materials》基于雙網絡離子凝膠的超伸縮和持久電致發光器件

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關注 2021年5月18日 10:20

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【科研摘要】

離子凝膠由于其出色的機械和電氣特性（包括可拉伸性，高導電性和穩定性）而成為柔性電子產品的良好候選者。最近， 釜山國立大學 Sung‐Ho Jin 和 Jinhwan Yoon 教授 團隊 開發了一種傳導離子凝膠包含聚（ N-異丙基丙烯酰胺-co-N，N'-二乙基丙烯酰胺）/殼聚糖的雙網絡（DN），并通過三聚磷酸鹽和戊二醛與殼聚糖網絡的離子和共價交聯而得到進一步增強。

基于其優異的機械性能和高導電性，已將開發的DN離子凝膠設想為可拉伸的離子導體，用于極易拉伸的交流電致發光（ACEL）器件。 用開發的離子凝膠制成的ACEL裝置在超過1200％的超高伸長率下表現出穩定的工作性能，并表現出嚴重 的機械變形，例如彎曲，滾動和扭曲。此外，已開發的 ACEL器件在1000次拉伸/釋放循環中或在高達200°C的苛刻溫度下也顯示出穩定的發光。 相關論文以題為 Super Stretchable and Durable Electroluminescent Devices Based on Double‐Network Ionogels 發表在《 A dvanced Materials 》上。

【主圖導讀】

圖1 a）聚（N-異丙基丙烯酰胺-co-N，N'-二乙基丙烯酰胺）（PNN）/殼聚糖（Ch）和PNN/交聯Ch（x-Ch）的網絡結構示意圖。b）PNN / Ch和PNN/x-Ch離子凝膠的拉伸應力-應變曲線。c）PNN/x-Ch離子凝膠（符號）在拉伸過程中的電阻變化及其與λ ₂ 的擬合（線）。d）在6000×100％伸長/釋放周期內，PNN/x-Ch的電阻變化。

圖2 a）可拉伸ACEL裝置的圖示結構（左）和照片（右）。b）ACEL設備等效電路的示意圖。c）雙電層和發射層在不同頻率下的電容變化。d）PNN/x-Ch離子凝膠，Ecoflex 00-30和ACEL設備的拉伸應力-應變曲線。e）ACEL設備在各種施加的電壓和頻率（符號）及其裝配（線）下的亮度變化。f）國際照明委員會（CIE）在300 V電壓下以各種頻率協調ACEL設備。

圖3 a）ACEL器件在各種變形（彎曲，滾動和扭曲）下的發光性能照片。b）發光操作的照片，c）亮度隨應變的變化，d）發射光譜，以及e）ACEL器件在各種伸長率下的CIE坐標。

圖4 a）在1000個循環中100％伸長/釋放期間，ACEL設備的亮度變化。b）在不同溫度下工作的ACEL發光設備的照片。

【總結】

通過利用包括在 EMIF-TFSI中溶脹的雙網絡離子凝膠PNN/x-Ch的離子導體的優異機械性能， 開發出的ACEL器件可保持高達1200％的拉伸強度并保持其明亮的發光性能， 并顯示出較高的機械，電氣和熱穩定性 。 基于這些積極特性，可以得出結論，PNN/x-Ch離子電鏡應有望在新型可拉伸類型的照明顯示器，傳感器和前所未有的未來電子產品中應用。

參考文獻 ： doi.org/10.1002/adma.202008849

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