【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于智能电子纺织品，具体涉及一种白光电致发光纤维及其制备方法。
技术介绍
1、随着人们对电子设备柔性、可穿戴性的需求不断增长，人们逐渐关注到，具有发光和显示功能的柔性电子器件作为人机交互的终端，直接影响电子设备的体验感。为满足这种需求，电致发光纤维器件引起了人们的广泛关注，其高柔性、可编织成透气织物等优势，显示出巨大的商品化潜力。
2、led和oled是显示照明领域常用的发光材料。led使用无机半导体材料，特点是寿命高、稳定性良好。oled发光光谱窄、亮度高，广泛用于各类高显色需求的显示器。然而led本征刚性，与柔性纤维基底模量不匹配；oled对膜层质量和生产环境要求严苛，通常采用气相沉积工艺，难以大规模集成在纤维基底。掺杂硫化锌在交变电场中产生发光，在较低的膜层平整度下也能实现良好的发光性能，适用于发光纤维的规模化生产。通过掺杂不同的元素可调节其发光颜色，例如将cu掺杂发蓝绿光的硫化锌和mn掺杂的发橙光的硫化锌进行混合可得到白光。然而目前mn掺杂的发橙色光的硫化锌粉末存在亮度低、寿命低的问题，导致基于mn掺杂的白光发光硫化锌材料使用稳定性无法满足要求，且发光光谱不齐全，白光源的显色指数较差。因此，目前市场上可购买的掺杂硫化锌常见发光颜色为蓝、绿色。颜色相对单一，缺乏白光发光源，极大限制了其应用。
3、将高效的下转换发光材料和掺杂硫化锌发光材料结合，使前者对后者的发光进行吸收转化，从而拓宽掺杂硫化锌发光材料的发光光谱，有望获得全光谱、高亮度的白光电致发光纤维，极大地丰富电致发光纤维的应用场景，使
技术实现思路
1、基于目前掺杂硫化锌电致发光材料发光光谱存在的局限性，本专利技术目的在于提供一种全光谱、高亮度、高稳定性的白光电致发光纤维及其制备方法，以广泛地满足智能电子纺织品和可穿戴器件的要求。
2、本专利技术将光转换颗粒和电致发光颗粒混合配置白光电致发光活性材料，将其加入至表面活性剂添加的聚合物基体中，经过充分的机械搅拌得到白光电致发光活性浆料，然后将浆料涂覆在底电极纤维表面，形成同轴结构的发光活性纤维，最后以缠绕和/或导电涂层涂覆的方式在白光电致发光层表面构建外电极，得到白光电致发光纤维。所述光转换颗粒，是一种下转换发光材料。
3、本专利技术提供白光电致发光纤维的制备方法，具体步骤如下：
4、(1)制备白光电致发光活性浆料：将掺杂电致发光材料和光转换发光材料的颗粒加入至添加有表面活性剂和分散剂的聚合物基体溶液体系中，经过充分机械搅拌，得到白光电致发光活性浆料；
5、(2)负载白光发光活性层：将步骤(1)制备的白光电致发光活性浆料通过浸涂法负载至底电极纤维表面，得到白光电致发光活性纤维；
6、(3)将导电层负载于步骤(2)制备的白光电致发光活性纤维表面，得到白光电致发光纤维。
7、步骤(1)中，所述电致发光材料颗粒为硫化锌类材料(发光粉)，掺杂元素包括但不限于以下几种：mn，cu，cl，al；所述电致发光材料颗粒的粒径为5-30μm；较佳地，粒径为10-25μm。
8、步骤(1)中，所述光转换发光材料属于下转换发光材料，激发主波长位于紫外波段以及380-520nm可见光波段，较佳地为440-500nm；发射主波长位于500-700nm，较佳地为550-650nm。其发射半峰宽为50-130nm，较佳地为80-110nm。
9、所述光转换发光材料颗粒的粒径为2-40μm；所述光转换发光颗粒占电致发光材料(硫化锌)量的1-100wt％，较佳地为10％-70wt％。
10、所述光转换发光材料属于稀土掺杂型无机物，其掺杂稀土元素原子的电子能级包含4f、5d轨道，可产生紫外-可将光-红外的宽范围可调谐辐射吸收，当电子从高能级以辐射的方式跃迁回低能级时，释放出波长更长的光，拓宽单一光源的光谱。所述稀土元素包括但不限于：eu、er、y、ce、la、yb、pm、tb、tm、lu中的一种或几种。
11、所述无机物种类包括但不限于氮化物、氟化物、钨钼酸盐、硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐、铝酸盐等。
12、步骤(1)中，所述聚合物基体包括但不限于：聚乙烯醇、聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚酰胺、氟橡胶、丁腈橡胶。
13、所述聚合物基体的溶液体系包括但不限于水、丙酮、四氢呋喃、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、n-甲基吡咯烷酮(nmp)；溶液体系在白光电致发光活性浆料中的占比为30-90wt％。
14、步骤(1)中，聚合物基体需要提前加入分散剂，分散剂包括但不限于以下的一种或几种：磷酸盐类分散剂、木质素磺酸盐类分散剂、聚羧酸类分散剂、有机硅分散剂类、硅烷偶联剂等。添加量为聚合物溶液的0.1-5wt％，较佳地为0.3％-3wt％。
15、步骤(1)中，聚合物基体中需要提前加入表面活性剂，表面活性剂包括但不限于以下的一种或几种：磺酸盐类、聚硅氧烷类、羧甲基纤维素类、聚山梨酯类、聚氧乙烯脂肪醇醚；添加量为聚合物溶液的0.1-3wt％，较佳地为0.2％-2wt％。
16、进一步地，所述白光电致发光活性材料在加入至聚合物基体中时，按质量匀速加入，在2-20min内添加完毕，较佳地为5-15min内添加完毕。搅拌2h得到白光电致发光活性浆料；白光电致发光活性材料在白光电致发光活性浆料的占比为30％-90wt％，较佳地为40-80wt％。
17、步骤(1)中，光转换颗粒需要和掺杂硫化锌发光粉在搅拌机中预共混，预共混时间为5-60min；较佳地为10-45min；搅拌速度为100-500rpm，较佳地为200-400rpm。
18、步骤(2)中，所述白光电致发光活性浆料的负载包括浸涂和烘干两个步骤：
19、所述浸涂速度为1-10m/s，较佳地为2-8m/s；
20、所述烘干温度为100-200℃，较佳地为120-180℃。
21、白光电致发光活性层厚度为10-100μm。较佳地为30-80μm。
22、步骤(3)中，所述将导电层负载于白光电致发光活性纤维表面，包括导电纤维缠绕的形式和/或导电涂层涂覆的形式。
23、所述导电层为导电纤维缠绕的形式时，导电纤维种类包括但不限于碳基材料纤维、导电聚合物化学纤维、镀金属化学纤维、金属导线。所述纤维的直径为20-80μm，缠绕螺距为100-1000μm。
24、所述导电层为导电涂层涂覆的形式时，导电涂层包括透明银纳米线导电膜、透明导电聚合物膜；所述膜层的厚度为1-100μm。
25、本专利技术得到的电致发光纤维中，引入了光转换颗粒，将高效的下转换发光材料和掺杂硫化锌发光材料结合，使前者对后者的发光进行吸收转化，拓宽掺杂硫化锌发光材料的发光光谱，获得全光谱、高亮度的白光电致发光纤维；通过调控光激发材料和光转换材料的种类、粒径和涂覆工艺，最终制备得到高显色指数、色温可调、光谱齐全连续的白光，由其可进一本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种白光电致发光纤维的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，白光电致发光活性材料在加入至聚合物基体中时，按质量匀速加入，在2-20 min内添加完毕，搅拌2 h得到白光电致发光活性浆料；白光电致发光活性材料在白光电致发光活性浆料的占比为30%-90 wt%。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，光转换颗粒和掺杂硫化锌发光粉在搅拌机中预共混，预共混时间为5-60 min；搅拌速度为100-500 rpm。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述白光电致发光活性浆料的负载包括浸涂和烘干；所述浸涂速度为1-10 m/s，所述烘干温度为100-200℃；白光电致发光活性层厚度为10-100 μm。
8.根据权利
9.一种如权利要求1-8之一所述制备方法得到的白光电致发光纤维。
10.如如权利要求9所述的白光电致发光纤维在可穿戴电子设备中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种白光电致发光纤维的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，白光电致发光活性材料在加入至聚合物基体中时，按质量匀速加入，在2-20 min内添加完毕，搅拌2 h得到白光电致发光活性浆料；白光电致发光活性材料在白光电致发光活性浆料的占比为30%-90 wt%。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，光转换颗粒和掺杂...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈培宁，刘沛雨，吴景霞，王兵杰，彭慧胜，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：
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