一种有机光电复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种有机光电复合材料及其制备方法。本发明专利技术的有机光电复合材料包括供

【技术实现步骤摘要】
一种有机光电复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种有机光电复合材料及其制备方法，属于有机光电复合材料领域。

技术介绍

[0002]有机光电材料是指一类具有光电转换功能的有机材料，通常是具有较大的共轭体系并富含碳原子的有机物，包括有机小分子和聚合物。有机光电材料同时具备光化学活性和电化学活性，广泛应用于有机太阳能电池、有机发光二极管、有机晶体管、有机存储器等领域。与无机光电材料相比，有机光电材料具有成本较低、原料廉价易得，材质轻便、厚度较薄易于携带，结构更易调节、可进行分子设计以获得所需性能等优点。除此之外，有机光电材料柔性与成膜性较好，可制备大面积柔性器件，加工工艺简单、条件温和，因此备受研究人员的青睐，具有广阔的发展前景。
[0003]传统的有机光电转换材料的工作原理通常是光生伏特效应，即光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。首先光照在半导体p
‑
n结上，形成新的空穴
‑
电子对，在p
‑
n结电场的作用下，空穴与电子相应运动，从而将光子能量传递给电子使其运动形成电流。这类有机光电器件工作需要在密闭真空环境下，且易受外界条件影响，因而在制备时通常需要经过封装等工艺流程，寿命较短，易损坏和老化，稳定性和抗疲劳特性较差。且半导体有机分子的合成步骤繁琐，结构无序，这使得有机光电转换材料的应用受到较大的影响。综上所述，以光伏效应为原理的传统有机光电材料难以摆脱这些条件的限制，因而需要开发出新的光电转换机制，以改善现有缺点。
[0004]供
‑
受体斯坦豪斯加合物(Donor
‑
Acceptor Stenhouse Adducts，DASA)材料是一种近期发展起来的可见光响应的有机光致异构化材料。传统的有机光响应材料如偶氮、二芳烯、螺吡喃等材料的光响应性大都集中在紫外区域，这在某种程度上限制了其应用。而DASA材料的光响应性集中在400～700nm的可见光范围内，因而其应用环境具有更大的普适性。DASA分子的结构大致可分为三部分：供体、受体以及连接二者的共轭三烯结构。当材料受到可见光照射时，DASA分子会经过分子内异构化和电环化过程从线型结构转变为环状结构，在这一过程中分子的尺寸、极性均发生明显变化，同时这一过程是可逆的，且可逆过程损耗极低。因而这是一种近期发展起来的，具有巨大研究潜能的光响应材料，但是其在光电响应领域内的应用目前仍未见报道。
[0005]PVDF型压电聚合物是一类典型的具有压电性的有机聚合物材料，广泛应用于传感器等领域。半晶态聚合物PVDF具有多个晶相，其中β晶型具有较大的偶极矩和自发极化强度。当外加形变作用于β晶时，其偶极矩发生变化从而产生电信号，这就是其压电性能的来源。PVDF型压电聚合物由于良好的力学性能、耐腐蚀性、生物相容性、柔韧性以及易于加工等特点而受到广泛关注，在柔性、可穿戴、可植入电子设备中有明显的应用优势。

技术实现思路

[0006]专利技术要解决的问题
[0007]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种可见光响应的、制备工艺简单的有机光电复合材料。
[0008]用于解决问题的方案
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术人进行了深入的研究，提出利用光致形变
‑
压电效应这一不同于现有技术的光电转换机制，即利用光信号
‑
形变信号
‑
电信号的转换途径，通过将可见光响应的有机光响应材料DASA与聚偏氟乙烯型(本文中也简称为PVDF型)压电聚合物结合，从而提供一种可见光响应的有机光电复合材料及其制备方法。
[0010]具体地，本专利技术通过以下方案解决本专利技术的技术问题。
[0011][1]一种有机光电复合材料，其包括供
‑
受体斯坦豪斯加合物(DASA)和聚偏氟乙烯(PVDF)型压电聚合物。
[0012][2]根据[1]所述的有机光电复合材料，其中，所述供
‑
受体斯坦豪斯加合物与所述PVDF型压电聚合物的质量比为1：(5～1000)，优选1：(5.5～500)。
[0013][3]根据[1]所述的有机光电复合材料，其中，所述供
‑
受体斯坦豪斯加合物的结构包括供体、受体以及连接所述供体和受体的共轭三烯部分，其中所述供体具有以下通式(1)所示的结构：
[0014][0015]其中，R1为苯环上的取代基，其表示氢原子、C1‑
20
烷基或C4‑
40
芳基；n表示0至5的整数；R2表示C1‑
20
烷基，并且其任选地与苯环上的碳原子连接而形成环结构，在形成环结构的情况下，R2表示亚烷基；表示与所述共轭三烯部分连接的键；
[0016]所述受体具有以下通式(2)至(6)表示的结构之一：
[0017][0018]其中，R3至R9彼此独立地为C1‑
10
烷基；m为0至5的整数；表示与所述共轭三烯部分连接的键；
[0019]所述共轭三烯部分为3
‑
羟基
‑
1,3,5
‑
亚己三烯。
[0020][4]根据[1]或[2]所述的有机光电复合材料，其中，所述聚偏氟乙烯型压电聚合物为选自聚偏氟乙烯(PVDF)和偏氟乙烯基共聚物中的一种或多种，其中所述偏氟乙烯基共聚物为偏氟乙烯与选自1
‑
氯
‑1‑
氟乙烯、二氟氯乙烯、三氟乙烯、三氟氯乙烯、四氟乙烯、六氟
丙烯中的一种或多种共聚单体的共聚物。
[0021][5]根据[1]或[2]所述的有机光电复合材料，其中，其为膜的形式，优选所述膜的膜厚度为10～100μm。
[0022][6]根据[1]至[5]中任一项所述的有机光电复合材料的制备方法，其中，包括对所述供
‑
受体斯坦豪斯加合物与所述聚偏氟乙烯型压电聚合物的混合物进行退火和极化的步骤；
[0023]优选地，所述退火通过以下方式进行：在相对真空度低于
‑
0.085MPa的条件下，使所述混合物在100～140℃的温度下退火6～10h，然后利用2h以上的时间使所述混合物冷却至室温；
[0024]优选地，所述极化为电压极化或电晕极化，所述电压极化为将所述有机光电复合材料置于两个电极之间，并在两个电极之间施加0.6～1.2kV的高压直流电，极化时间为3～10min；所述电晕极化为将所述有机光电复合材料放在极化场内，施加电压为1～5kV的直流电，极化时间为30～90min。
[0025][7]根据[6]所述的有机光电复合材料，其中，还包括将所述供
‑
受体斯坦豪斯加合物、所述聚偏氟乙烯型压电聚合物与有机溶剂混合得到混合溶液，和去除所述混合溶液中的有机溶剂的步骤；
[0026]优选地，所述聚偏氟乙烯型压电聚合物在有机溶剂中的含量为20～120mg/m本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机光电复合材料，其特征在于，包括供
‑
受体斯坦豪斯加合物(DASA)和聚偏氟乙烯(PVDF)型压电聚合物。2.根据权利要求1所述的有机光电复合材料，其特征在于，所述供
‑
受体斯坦豪斯加合物与所述聚偏氟乙烯型压电聚合物的质量比为1：(5～1000)，优选1：(5.5～500)。3.根据权利要求1所述的有机光电复合材料，其特征在于，所述供
‑
受体斯坦豪斯加合物的结构包括供体、受体以及连接所述供体和受体的共轭三烯部分，其中所述供体具有以下通式(1)所示的结构：其中，R1为苯环上的取代基，其表示氢原子、C1‑
20
烷基或C4‑
40
芳基；n表示0至5的整数；R2表示C1‑
20
烷基，并且其任选地与苯环上的碳原子连接而形成环结构，在形成环结构的情况下，R2表示亚烷基；表示与所述共轭三烯部分连接的键；所述受体具有以下通式(2)至(6)表示的结构之一：其中，R3至R9彼此独立地为C1‑
10
烷基；m为0至5的整数；表示与所述共轭三烯部分连接的键；所述共轭三烯部分为3
‑
羟基
‑
1,3,5
‑
亚己三烯。4.根据权利要求1或2所述的有机光电复合材料，其特征在于，所述聚偏氟乙烯型压电聚合物为选自聚偏氟乙烯(PVDF)和偏氟乙烯基共聚物中的一种或多种，其中所述偏氟乙烯基共聚物为偏氟乙烯与选自1
‑
氯
‑1‑
氟乙烯、二氟氯乙烯、三氟乙烯、三氟氯乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯中的一种或多种共聚单体的共聚物。5.根据权利要求1或2所述的有机光电复合材料，其特征在于，其为膜的形式，优选所述膜的膜厚度为10～100μm。6.根据权利要求1至5中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：和亚宁，王薇，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：