[发明专利]一种量子点@聚合物复合材料及制备方法

说明书

本发明涉及一种量子点@聚合物复合材料，其包括量子点材料、阻隔材料和聚合物材料；所述阻隔材料包覆于量子点材料外部；所述聚合物材料包覆在所述量子点材料和阻隔材料的外部；所述阻隔材料包含纳米硅、氧化亚硅和碳材料。其中，所述碳材料优选是石墨烯或CNT。本发明用纳米硅、氧化亚硅以及碳包覆在QD外面，其中Si、SiO的作用主要是与空气中的水分和氧气结合，起到保护量子点免受湿气和氧气的破坏，其中C的作用主要起到散热，耐高温的作用；最外层的聚合物材料起到隔绝水汽和氧气的作用，而其主要作用在于使量子点便于融合到塑料膜中，增加塑料膜中量子点的分散性和结合牢固性，避免量子点与塑料膜融合性差导致的析出和脱落的问题。

技术领域

本发明涉及量子材料技术领域，尤其是一种量子点@聚合物复合材料及制备方法和应用。

背景技术

量子点是几纳米大小的微小半导体粒子，具有与较大的发光二极管粒子不同的光学和电子特性。量子点在三个维度上的尺寸都小于100nm，小于激子的玻尔半径，在三个空间方向都会受束缚从而局限在纳米空间。内部电子和空穴输运都会受到限制，电子平均自由程很短，电子的局域性和相干性增强，从而产生量子限域效应，费米能级附近的电子能级会由连续态分裂成分立能级。可以通过改变粒子的尺寸来调整禁带宽度。在光电二极管，光探，激光，晶体管以及太阳能电池上的有着广泛的应用。量子点的一个重要优点是可溶液处理，因此一般通过溶液镀膜法将其制备成薄膜。但量子点易受到外界环境中氧气、水汽、高温等影响，长期暴露在自然环境中易损坏失效。

为了解决该技术问题，现有技术如中国专利申请CN111621287A提出一种量子点聚合物复合膜，是在量子点复合层的上下侧面分别设置一层高分子聚合物制成的阻隔膜，以隔绝氧气和水汽。该方案虽然在一定程度上具有防止量子点因环境因素快速衰减的作用，但是这种复合膜经过裁切后其四周边缘失去阻隔膜的保护导致失效，产生“蓝边”的问题。此外，增加额外的阻隔膜，将会使整个量子点聚合物复合膜厚度较大，通常达到350um左右。这种复合膜在电视等较大产品中虽可正常使用，但不能应用到手机、平板等薄型化/微型化的设备中。且使用阻隔膜也会导致产品的材料成本居高不下，据调查3M的量子点膜片最开始为300美元/㎡左右，2016年的价格仍然高达150美元/㎡。因此，有必要对现有技术提出更优的改进方案。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种量子点@聚合物复合材料及制备方法，其解决了量子点易受高温高湿及氧气等环境因素影响而损坏失效，以及目前增设阻隔膜所存在的量子点膜厚度较大，难以应用于到薄型化/微型化产品的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明提供一种量子点@聚合物复合材料，其包括：

量子点材料、阻隔材料和聚合物材料；

所述阻隔材料包覆于量子点材料外部；

所述聚合物材料包覆在所述量子点材料和阻隔材料的外部；

所述阻隔材料包含纳米硅、氧化亚硅和碳材料。

根据本发明较佳实施例，所述碳材料为石墨碳、石墨烯或碳纳米管；优选为石墨烯。优选地，碳材料预先经过偶联剂改性，使其能够更好地与外部的聚合物材料相容合。若碳材料为CNT或石墨烯，不仅热传导系数非常高，且部分CNT还会延伸聚合物材料表面，进一步起到热传导和保护量子点的作用。

根据本发明较佳实施例，量子点材料、阻隔材料、聚合物材料的质量比为0.1-4:0.1-4:8-30。

根据本发明较佳实施例，所述阻隔材料由纳米硅、氧化亚硅和碳材料组成，其中纳米硅、氧化亚硅和碳材料的质量比为1-2:2-3:4-8。