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 柔性白光發(fā)射材料在柔性照明、柔性顯示和生物傳感器等方面具有重要應(yīng)用前景。現(xiàn)有的制備策略主要是在藍(lán)色背光源上涂覆黃色熒光粉或者有機(jī)發(fā)光小分子凝膠，通過(guò)藍(lán)光和黃光的疊加而獲得白光。然而無(wú)機(jī)材料通常又脆又硬，熒光粉和基底之間的結(jié)合強(qiáng)度也不足，導(dǎo)致柔性器件的延展性和柔韌性大大受限，而有機(jī)發(fā)光小分子凝膠涂層的機(jī)械性能欠佳，也很難滿足應(yīng)用需求，同時(shí)還涉及繁瑣的有機(jī)合成過(guò)程，具有局限性。因此，開發(fā)具有優(yōu)良機(jī)械性能的柔性白光發(fā)射材料對(duì)于推動(dòng)柔性顯示器件的實(shí)際應(yīng)用具有重要的意義。

圖1：有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合雙網(wǎng)絡(luò)凝膠的結(jié)構(gòu)示意圖

中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所生物醫(yī)用高分子材料課題組基于多年來(lái)在有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合高強(qiáng)韌水凝膠的研究基礎(chǔ)，將市售的黃色熒光粉（YAG:Ce）引入到海藻酸鈣/聚丙烯酰胺雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，非常簡(jiǎn)便地獲得了一種機(jī)械性能優(yōu)異的高分子凝膠熒光材料（圖1），其斷裂伸長(zhǎng)率高達(dá)600%，抗壓強(qiáng)度高達(dá)3.6 MPa（圖2）。通過(guò)對(duì)熒光粉表面雙鍵修飾，可實(shí)現(xiàn)其在凝膠網(wǎng)絡(luò)中的均勻穩(wěn)定分散。在此基礎(chǔ)上，以藍(lán)光LED作為背光源，制備得到了白光柔性顯示原型器件，能夠發(fā)出穩(wěn)定、明亮、高純度的白光，CIE坐標(biāo)值為（0.33, 0.32）（圖3）。這項(xiàng)工作將已經(jīng)獲得廣泛工業(yè)應(yīng)用的無(wú)機(jī)熒光粉與高強(qiáng)韌雙網(wǎng)絡(luò)凝膠體系相結(jié)合，發(fā)展了一類在柔性照明和顯示設(shè)備制造方面非常具有應(yīng)用潛力的新型白光發(fā)射材料，具有發(fā)光性能和機(jī)械性能優(yōu)良、成本低、制備簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)。

圖2：具有不同丙烯酰胺含量的凝膠在(a)拉伸和(c)壓縮下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線；(b)凝膠在不同拉伸應(yīng)變下的狀態(tài)；凝膠在(d)循環(huán)拉伸和(e)循環(huán)壓縮過(guò)程中的應(yīng)力-應(yīng)變曲線

圖3：(a)將凝膠涂覆于藍(lán)光LED表面后的白光發(fā)射譜與照片；(b)所發(fā)射白光的CIE坐標(biāo)值；(c)柔性白光發(fā)射顯示裝置在(d)自然光和(e)藍(lán)色背光下的照片

該工作以“White-Light-Emitting Flexible Display Devices Based On Double Network Hydrogels Crosslinked by YAG:Ce Phosphors”為題發(fā)表于Journal of Materials Chemistry C, DOI: 10.1039/c9tc05311e。碩士生徐亞文為論文的第一作者，陳靜副研究員和付俊研究員為通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（21574145, 51803227, 51873224）、浙江省自然科學(xué)基金（LY17E030011, LQ19E030010）和中科院PIFI國(guó)際訪問(wèn)學(xué)者項(xiàng)目（2019VBA0016）的支持。