打印法原位制备高分子基微纳图案化发光量子点的方法技术

本发明专利技术公开了一种打印法原位制备高分子基微纳图案化发光量子点的方法，在该方法中首先将两种量子点前驱物同时分散于含有聚合物的溶液中，通过加热搅拌使量子点前驱物与聚合物进行分子尺度的共混形成量子点前驱物墨水。将该墨水通过喷墨打印到基板上，通过控制墨水浓度、打印针头与基板之间的距离，基板移动速度，电压大小，气压大小，打印速度控制点阵或线条的大小以及间距。待图案中的溶剂完全挥发后，将其进行热处理。经过热处理后量子点在微纳图案化聚合物基质中原位形成。该方法可以简单快速的制备微纳图案化的量子点

【技术实现步骤摘要】
打印法原位制备高分子基微纳图案化发光量子点的方法


[0001]本专利技术涉及，尤其涉及的是一种打印法原位制备高分子基微纳图案化发光量子点的方法,通过该方法可以高效率的制备微米及纳米级别的量子点
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聚合物复合材料图案，以满足量子点在微型显示领域的应用。

技术介绍

[0002]喷墨打印是一种无需模板，材料利用率高，操作简单，定位精准的非接触式印刷技术。它被广泛应用于显示器件、集成电路等领域。它的工作原理是通过电信号控制是否产生液滴，即压电式喷墨打印，它通过对压敏电阻施加电压，使其发生形变对墨水施加压力，将墨滴从喷头挤出。喷墨打印的打印过程一般分为三个步骤：从喷头处喷出墨滴，墨滴与基材接触分散，墨滴在基材上干燥成膜。
[0003]近年来，半导体微纳加工技术的进步使得Micro
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LED这种微小型LED的制备成为人们关注的焦点并促进了Micro
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LED显示器件的发展。传统的LED尺寸为300μm
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300μm～1mm
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1mm之间，当LED尺寸微缩至1
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50μm之间时，则被归为Micro
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LED。当高密度的Micro
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LED单元在单片上聚集才形成二维阵列结构时，则被称为Micro
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LED阵列器件。Micro
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LED阵列的可以显著提高显示器件的高分辨显示能力。将量子点溶液与聚合物溶液进行混合制成量子点墨水，用喷墨打印将其打印到Micro
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LED阵列表面上可以实现全彩Micro
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LED阵列器件的制备，但是传统制备量子点墨水的方法是通过物理共混量子点和聚合物溶液获得的，这种方法不仅不利于长期保存，还容易在溶剂挥发后，在打印的图案中形成咖啡环如图1所示，影响器件发光性能，这是由于墨水中纳米大小的量子点可以很好地跟随流体的流动。当含有量子点的悬浮液蒸发时，颗粒会自动聚集在溶剂蒸发速度较快以及存在毛细现象的液滴边缘，形成咖啡环。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提出一种打印法原位制备高分子基微纳图案化发光量子点的方法；将量子点前驱物与聚合物溶液进行分子尺度的共混形成均一稳定的墨水，该量子点前驱物墨水经过喷墨打印至基材上形成微纳图案化，待其完全干燥之后，将微纳图案进行热处理，量子点可以在图案化的聚合物中原位形成。通过荧光显微镜照片证实了通过该方法成功制备了量子点微纳点阵、条纹、纳米线、以及图层。荧光光谱证实了该方法制备的图案发光谱图为绿色单峰发光。
[0005]本专利技术技术方案如下：
[0006]一种打印法原位制备高分子基微纳图案化发光量子点的方法，将量子点前驱物溶于含有聚合物的溶液中，通过加热搅拌共混均匀形成喷墨打印所用的含有量子点前驱物的墨水；通过控制墨水浓度、打印针头与基板之间的距离，电压大小，气压大小，针头孔径大小，打印速度控制点阵的大小以及间距来控制点阵或线条的的大小以及间距，将所打印的图案进行热处理，量子点会在微纳图案化的聚合物中原位生成。
[0007]所述的方法，具体步骤包括：
[0008]步骤1：将量子点前驱物溶于含有聚合物的溶液中，通过加热搅拌，使其充分共混形成量子点前驱物墨水；
[0009]步骤2：将上述墨水加入到打印所需的带有针头注射器中，根据提前设计好的图案对墨水进行打印；
[0010]步骤3：将打印好的图案至于室温下干燥，待溶剂完全挥发后将其置160℃条件下进行60s
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600s的热处理；热处理后冷却至室温便可获得微纳图案化量子点复合光致发光材料。
[0011]所述的方法，量子点前驱物为肉豆蔻酸镉和三正辛基膦硒,或者为硬脂酸镉和三正辛基膦硒。
[0012]所述的方法，在步骤1中，所述的打印墨水中的聚合物为易溶于易挥发溶剂的聚合物，包括聚氯乙烯(PVC)、聚四氟乙烯(PVDF)、聚乙二醇(PVA)、聚丙烯腈(PAN)。
[0013]所述的方法，在步骤1中，所述的墨水中含有的聚合物的重量占比为2％
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20％。
[0014]所述的方法，在步骤1中，所述的墨水中含有量子点前驱物的重量占比为0.5
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5％。
[0015]所述的方法，在步骤2中所述的打印包括以下几种打印方法：
[0016](1)静电喷印:将步骤1中制备的量子点前驱物墨水加入到打印用的注射其中，通过控制金属针头和金属基板之间的电压、基板移动速度、流量泵供给的溶液流量来控制打印的阵列化图案；
[0017](2)气压喷墨打印：将步骤1中制备的量子点前驱物墨水加入到打印用的注射器中，通过控制实施在针头处的气压的大小，针头移动的速度、流量泵供给的溶液流量来控制打印的阵列化图案；
[0018](3)静电纺丝喷墨打印：将步骤1中制备的量子点前驱物墨水加入到静电纺丝打印用到的注射器中，通过控制基板与针头之间电压的大小，注射器推进推动速度，针头与基板之间的距离来控制打印的纳米纤维的粗细。
[0019]所述的方法，所述的打印方式(1)中打印时加入的墨水量为0.1
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1ml；打印所用针头半径为10
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600μm。
[0020]所述的方法，所述的打印方式(1)中打印时针头与基板之间的间距为0.01
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2mm；打印时针头与基板之间的电压为0.75
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2.5kV。
[0021]所述的方法，在打印方式(1)中所述的基板移动速度为20
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200mm/s；打印时每滴墨水下滴时间设置为10
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400ms。
[0022]所述的方法，在打印方式(1)中所述的打印的图案尺寸为1
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100cm2。
[0023]所述的方法，所述的打印方式(2)中打印时加入的墨水量为0.1
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1ml；打印所用针头半径为10
‑
600μm。
[0024]所述的方法，所述的打印方式(2)中打印时针头与基板之间的间距为0.01
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2mm；打印时施加在针头的气压为0
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100kpa。
[0025]所述的方法，在打印方式(2)中所述的针头移动速度为20
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200mm/s；打印时每滴墨水下滴时间设置为10
‑
400ms。
[0026]所述的方法，在打印方式(2)中所述的打印的图案尺寸为1
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100cm2在步骤2中所述的所述的方法，所述的打印方式(3)中打印时加入的墨水量为0.1
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3ml；打印所用针头半径
为50
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800μm。
[0027]所述的方法，所述的打印方式(3)中打印时针头与基板之间的间距为10
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20cm；施加在针头与基板之间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种打印法原位制备高分子基微纳图案化发光量子点的方法，其特征在于：将两种量子点前驱物同时溶于含有聚合物的溶液中，通过加热搅拌共混均匀形成喷墨打印所用的含有量子点前驱物的墨水；通过控制墨水浓度、打印针头与基板之间的距离，电压大小，气压大小，针头孔径大小，打印速度控制点阵的大小以及间距来控制点阵或线条的的大小以及间距，将所打印的图案进行热处理，量子点会在微纳图案化的聚合物中原位生成。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：具体步骤包括：步骤1：将量子点前驱物溶于含有聚合物的溶液中，通过加热搅拌，使其充分共混形成量子点前驱物墨水；步骤2：将上述墨水加入到打印所需的带有针头注射器中，根据提前设计好的图案对墨水进行打印；步骤3：将打印好的图案至于室温下干燥，待溶剂完全挥发后将其置160℃条件下进行60s
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600s的热处理；热处理后冷却至室温便可获得微纳图案化量子点复合光致发光材料。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：量子点前驱物为肉豆蔻酸镉和三正辛基膦硒,或者为硬脂酸镉和三正辛基膦硒。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：在步骤1中，所述的打印墨水中的聚合物为易溶于易挥发溶剂的聚合物，包括聚氯乙烯(PVC)、聚四氟乙烯(PVDF)、聚乙二醇(PVA)、聚丙烯腈(PAN)。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤1中，所述的墨水中含有的聚合物的重量占比为2％
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20％。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤1中，所述的墨...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐建国，王乔，沈文飞，盛守祥，王瑶，赵锁，王彦欣，杜中林，郝祥龙，阿提米耶夫，程显玉，巩学忠，巴菲奥，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：