[发明专利]一种高倍率可拉伸电致发光器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高倍率可拉伸电致发光器件及其制备方法。其是以ZnS/聚苯乙烯‑b‑聚丙烯酸正丁酯‑b‑聚苯乙烯三嵌段共聚物复合材料作为发光层，以锂盐/聚乙二醇甲醚丙烯酸酯‑b‑聚丙烯酸正丁酯两嵌段共聚物复合材料作为柔性干态透明电极，以丙烯酸酯类介电弹性体作为封装层的三明治层状结构电致发光体。本发明所述的高倍率可拉伸电致发光器件，其在1000Hz交变电压下，未拉伸时发光亮度达450cd/m²，拉伸5倍后仍能维持35％的初始亮度，在1000次循环试验后维持85％亮度，稳定性良好，有效地提高了可拉伸电致发光体的性能。

技术领域

本发明涉及电致发光体领域，涉及一种可拉伸电致发光器件及其制备方法。

背景技术

柔性电致发光体是一种可形变的发光器件，在外加交变电场下自发光的同时，可以大倍率拉伸、弯曲、扭曲和折叠。这种器件可以包裹在曲面上，有望在3D显示、生物医学器件甚至机器人电子皮肤等领域广泛使用，是新一代的照明和显示技术。

柔性电致发光体发光的原理是：外加交变电场使硫化锌铜价带中的电子受激发跃迁，穿越禁带进入导带，随后在重回价带的过程中，能量以荧光的形式释放出来，因而在交变电场的作用下，电子不断跃迁，形成发光的效应。

目前发光层常用的基质主要是硫化锌与硅橡胶的复合材料。硅橡胶是一种常见的介电弹性体，其弹性模量低，粘弹性小，但由于合成硅橡胶的单体极性低，因此硅橡胶介电常数低，仅2.8左右。基质的介电常数会影响实际施加在单个硫化锌颗粒上的场强，单个硫化锌上的电场和表观电场之间满足下式关系：

其中，E为表观场强，ε_m为基质的介电常数，ε_ZnS为硫化锌介电常数，φ为发光层复合材料中硫化锌的体积分数(Michael Bredol,et al.Materials for powder-based AC-Eletroluminescence.Materials,2010,3:p.1353-1374)。由公式(1)可以看出，发光层复合材料基质的介电常数越大，则实际施加在单个硫化锌颗粒上的电场强度越大。在介电弹性体中添加陶瓷填料或者导电填料可以使介电弹性体基质的介电常数有很大的提升，但是这会引起基质弹性模量的骤增，严重影响器件的拉伸性能。

除了发光层外，柔性透明电极在柔性电致发光体中也起到了非常重要的作用。目前常用的柔性透明电极材料主要包括掺锡氧化铟(ITO)、碳纳米管(CNT)、银纳米线(AgNW)、水凝胶和离子液体凝胶等。ITO作为透明电极时，往往需要镀在一层导电玻璃上，但导电玻璃不能灵活变形且易碎，而ITO造价很高，这就限制了电致发光器件的应用。碳纳米管和银纳米线作为透明柔性电极，其最大可拉伸倍率约为100％，拉伸倍率越大，则颗粒之间的缝隙越大，导致电极的电阻随着拉伸倍率的增大而增大，这类器件的最大可拉伸倍率因此受到极大的限制。

中国专利申请CN105140350A“基于透明柔性离子导体的交流电致发光器件制作方法”提出了用水凝胶和离子液体凝胶作为透明柔性导体。水凝胶兼具低模量和高电导率，并且对可见光透光度很高，但是其缺陷在于，随着使用时间的推移，水分挥发后水凝胶的电导率急剧下降，并且硫化锌在湿润环境中容易被氧化成硫酸锌，从而失去发光性能，因此，以水凝胶为柔性透明电极的电致发光体，其使用寿命短，且性能不稳定。离子液体凝胶是指将聚合物被含锂盐的电解液充分溶胀后，作为柔性电极使用，虽然不存在水分挥发和硫化锌氧化失效的问题，但是电解质容易在器件封装过程中挤压而泄露，影响器件的使用。

发明内容