[发明专利]一种白色荧光柔性同轴多孔纳米纤维膜的制备方法

说明书

一种白色荧光柔性同轴多孔纳米纤维膜的制备方法，属于荧光纺丝技术领域。利用静电纺丝技术，分别在同轴纺丝针头内外通道中加入含有不同荧光物质的聚合物纺丝液，通过控制荧光物质的含量及纺丝环境的湿度，可以制备得到具有同轴多孔结构的柔性荧光纳米纤维膜。为了制备白色荧光纳米纤维膜，本发明就荧光物质的选择与含量调控进行了探索，通过利用白色荧光发射的供体‑受体能量转移机理，借助同轴结构的空间隔离性与多孔结构的大比表面积，并进一步调控两种荧光物质的配比，可以得到高效发射白色荧光的纳米纤维膜。本发明涉及到的实验操作简单，制备得到的同轴多孔结构白色荧光纳米纤维膜具有可弯折、可卷曲和可裁剪的特性，具有较强应用性。

技术领域

本发明涉及多孔同轴结构纳米纤维膜的制备及纳米纤维荧光颜色的调控，是利用同轴静电纺丝技术来制备一种白色荧光柔性同轴多孔纳米纤维膜的方法，属于荧光纺丝技术领域。

背景技术

荧光，是指一种光致发光的冷发光现象。当紫外光或波长较短的可见光照射到某些物质时，物质中的电子吸收能量，从基态跃迁至高能级，由于电子在高能级处于不稳定状态，很快就会从高能级跃迁至低能级，从而释放出能量并发射出各种颜色和不同强度的可见光，而当光源停止照射时，这种光线随之消失，这种在激发光诱导下产生的光称为荧光，能发出荧光的物质称为荧光物质。

荧光产生需具备两个必要条件:一是该物质的分子结构中必须具有能吸收激发光的结构，通常是共轭双键结构；二是该物质必须具有一定程度的荧光效率(荧光物质吸光后所发射的荧光量子数与吸收的激发光的量子数的比值)。常见的荧光化合物分子都含有发射荧光的基团(如：＝C＝O、-N＝N-、-CH＝N-)和能使吸收波长改变并伴随荧光增强的助色团(如：-NH2、-NHR、-OR)。

白色荧光材料近年来引起了广泛的关注，因为它在平板显示、固态照明和全彩色显示屏等背光源领域具有广阔的应用前景，特别是任何应用中所需的荧光颜色，都可以通过过滤白光的方式间接获得。

为了实现白光的发射，荧光发射光谱应该宽到足以覆盖整个可见光区域，而通过单个荧光分子很难实现白光的发射。供体-受体能量转移复合体系因其较高的发光效率，已成为实现白光发射的普遍途径。该复合体系通过不同基色的配合来实现白光的发射，通常有两种组成模式：红、绿、蓝三原色的荧光分子或者至少两种互补色比如橙、蓝色的荧光分子。在大多数的供体-受体能量转移复合体系里面，荧光发射主要存在着两种方式：一是供体荧光分子吸收外部提供的激发光的能量，完成自身的荧光发射；二是供体荧光分子将吸收的部分能量转移给受体荧光分子，受体分子吸收到能量用于自身荧光发射，最终复合体系的荧光颜色取决于两者的叠加效应。

采用上述供体-受体能量转移复合体系同时实现较高的发光效率和优良的白光纯度还存在一定的问题。主要原因在于：(1)短波发射的能量给受体发光材料受浓度淬灭的影响，常常无法体现很高的荧光效率；(2)为了获得良好的白光，荧光物质掺杂浓度必须控制很窄的范围，给材料的制备带来很大难度，而且获得白光时的掺杂浓度常常不是具有最高荧光效率的浓度；(3)荧光效率除受掺杂浓度影响外，对于所处的主体环境很敏感，主体材料也有可能导致一定荧光淬灭；(4)若体系中的荧光分子之间的距离太近，从供体到受体两者之间的能量转移太强，导致很难实现可见光谱的完整获得，从而影响白光的制备。

白光发射的实现，需要保证荧光物质之间有一定的空间隔离，避免共混时荧光共振能量转移导致荧光猝灭，只有当各自的发射峰都明显出现，且按一定强度比例搭配时才可以得到白色荧光。白光荧光柔性多孔纳米纤维膜的制备，需要合理调配荧光物质的含量，荧光分子之间需要进行一定的空间隔离。

静电纺丝是一种特殊的纤维制造工艺，聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝。在电场作用下，针头处的液滴会由球形变为圆锥形(即“泰勒锥”)，并从圆锥尖端延展得到纤维细丝。这种方式可以生产出纳米级直径的聚合物细丝。可用于纺丝的聚合物包括聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯腈(PAN)、聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚乙烯醇(PVA)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)等。