[发明专利]一种柔性钙钛矿闪烁体厚膜及其制备方法

说明书

本发明属于辐射探测领域，公开了一种柔性钙钛矿闪烁体厚膜及其制备方法，其中制备方法包括如下步骤：(1)制备钙钛矿前驱体溶液；(2)在钙钛矿前驱体溶液中加入高分子聚合物并搅拌，得到钙钛矿‑聚合物前驱体溶液；(3)将钙钛矿‑聚合物前驱体溶液均匀滴涂于基底并静置，即可得到湿膜；(4)将湿膜在负压条件下进行处理，以加速溶剂挥发、聚合物结晶以及钙钛矿析晶的速度，从而最终得到柔性钙钛矿聚合物闪烁体膜。本发明直接利用聚合物的限域效应，得到的厚膜可大大扩展现有闪烁体的种类。并且，本发明还通过对制备方法整体工艺流程设计、关键工艺参数进行控制和调整，尤其可在10～30℃的室温条件下实现柔性钙钛矿闪烁体厚膜的制备。

技术领域

本发明属于辐射探测领域，更具体地，涉及一种柔性钙钛矿闪烁体厚膜及其制备方法，尤其可实现低温制备，制得的厚膜的厚度满足200μm～2mm这一普遍的厚膜厚度要求。

背景技术

高能辐射探测成像技术在临床医学、安防安检、工业无损探伤、航空航天探测、核技术、军事等领域均有广泛而重要的应用。目前，高能辐射探测器按探测方式可分为直接式与间接式两种。直接式高能辐射探测器是利用半导体将吸收的高能辐射直接转换为电信号；而间接式高能辐射探测器则是由闪烁体层将高能辐射转化为可见光，再由硅光电二极管阵列完成可见光到电信号的转换。

然而，目前使用广泛的高能辐射探测器材料，无论是直接式探测器的非晶硅(α-si)、碲锌镉(CdZnTe)还是间接式探测器的碘化铯(CsI)、硫氧化钆(GOS),均为全无机材料，通常体积庞大、不可弯曲且遇到碰撞震动时容易碎裂，因此不适用于诸如反恐排爆、交通事故现场等需要灵活机动的应用场所，且在对诸如管道等具有弯曲曲面的物体进行成像时往往存在严重的失真。因此，一款具有轻薄可弯折特点的柔性高能辐射探测器在实际生产生活中具有很大的意义。

近年来，柔性电子技术的发展为电池、显示、探测等领域的柔性可穿戴设备的制备打下了良好的基础。然而，由于高能辐射探测所涉及的全无机材料存在自身弯曲能力差、高温制备工艺与柔性电路不兼容等问题，导致柔性高能辐射探测器难以制备。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种柔性钙钛矿闪烁体厚膜及其制备方法，直接利用聚合物的限域效应，得到的厚膜可大大扩展现有闪烁体的种类。并且，本发明还通过对制备方法整体工艺流程设计、关键工艺参数进行控制和调整，尤其可在10～30℃的室温条件下实现柔性钙钛矿闪烁体厚膜的制备。本发明方法综合了钙钛矿优异的发光性能、高分子聚合物的柔软可弯折的特点和低温制备需求，是一种操作简单可控、工艺兼容性良好的柔性钙钛矿闪烁体厚膜的低温制备方法。相比于传统的辐射无机探测材料的高温制备，本发明的整个制备过程无需高温加热，制备工艺简单、兼容性高，能够产业化一次性大面积制备用于柔性X射线图像传感器的闪烁体厚膜，具有明显优势。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种柔性钙钛矿闪烁体厚膜，其特征在于，包括聚合物基材和直接位于该聚合物基材内的钙钛矿析晶；该厚膜由于存在高分子聚合物材料对钙钛矿材料的量子限域作用，同时受高分子聚合物材料柔性性质的影响，也即柔性钙钛矿聚合物闪烁体厚膜；此外，厚膜的厚度为0.2～2mm。

按照本发明的另一方面，提供了一种柔性钙钛矿闪烁体厚膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)在有机溶剂中添加能够配合形成钙钛矿材料的至少2种原料，搅拌溶解得到钙钛矿前驱体溶液；

(2)在步骤(1)得到的钙钛矿前驱体溶液中加入高分子聚合物并搅拌，得到钙钛矿-聚合物前驱体溶液；

(3)将步骤(2)得到的所述钙钛矿-聚合物前驱体溶液均匀滴涂于基底并静置，即可得到钙钛矿-聚合物湿膜；所述钙钛矿-聚合物湿膜的厚度在0.5～5mm；