【用户成果】将钙钛矿嵌入在聚合物基体中，通过逆温度结晶实现了正的温度响应
文摘
2024-06-12 10:00
上海
通式为 MAPbX3(MA=CH3NH3、其中 X=Cl、Br、I)已在发光二极管(LED)、激光器、光电探测器、太阳能电池、功能集成系统、信息显示和医疗设备等领域引起了广泛的研究兴趣。然而，在研究过程中，它仍然面临着紫外线、热量和湿气不稳定性等一些主要的外部挑战。一方面，当暴露在环境刺激下时，材料的成分/结构、光学特性和电学特性会发生变化，从而限制了其在商业产品中的进一步应用。尤其是随着 COVID-19 后大流行时代的到来，温度传感显得尤为重要。温度与能带变化和结构转变之间的关系为设计和制造基于钙钛矿材料的温度传感器提供了重要的理论依据。温度正系数是提高检测器效率和拓宽应用温度范围的最重要因素之一，但由于有机钙钛矿的固有温度特性，这方面的研究很少。因此，开发一种具有稳定性、温度正敏感性、可印刷性和良好加工性的钙钛矿基材料至关重要。有机钙钛矿是一种很有前途的半导体材料，可用于先进的光电应用领域。由于带隙变化和结构不稳定性，它们的荧光通常呈现负温度系数。澳门大学邢贵川、张楠教授&五邑大学易宁波教授等人基于反向温度结晶，设计并获得了一种对温度具有正敏感性的新型钙钛矿基复合材料，显示出良好的灵活性和溶液加工性。超临界干燥法用于解决退火干燥法在制备高性能钙钛矿时的局限性。事实证明，优化前驱体成分是实现高荧光和钙钛矿材料结构完整性的有效方法。这种基于钙钛矿的复合材料在强度变化方面表现出 28.563%℃-1 的正温度敏感性，并且在环境温度为 25-40℃ 的范围内具有出色的温度循环可逆性。这使其适合用作快速响应的智能窗口。此外，研究还发现这种钙钛矿复合材料具有温度传感光致发光性能和灵活的可加工性，因为其成分包括钙钛矿化合物和聚环氧乙烷。这种有机前驱体溶剂有望用作墨水，在各种基底上打印或书写，用于响应温度的光电设备。相关研究以“Embedding Perovskite in Polymer Matrix Achieved Positive Temperature Response with Inversed Temperature Crystallization”为题发表在Energy & Environmental Materials期刊上。Figure 1. The optical properties of the perovskite-based materials.Figure 2. The optical characteristics of PPC.Figure 3. The reliability and stability of temperature-sensing for PPC.Figure 4. The application of smart windows.Figure 5. The application of temperature-dimensional information encryption.总之，通过在 MAPbBr3 溶液中加入过量 MABr，利用表面钝化方法设计并制备了一种具有高光致发光性和可气化性的钙钛矿基复合材料。开发了PEO/PBC 复合材料，在保持 PBC固有特性的同时，创新性地通过逆温结晶实现了对温度的正向响应的钙钛矿基材料。晶体结构和 XPS 分析表明，通过工艺优化和过量 MABr 可以有效消除钙钛矿的尺寸，聚合物 PEO 的引入进一步钝化了钙钛矿的缺陷，保持了 PBC 的光致发光性能，延长了其光致发光寿命。根据透辉石的逆温结晶原理，透辉石晶体在受限区域 PEO 基质中的溶解度可由温度调节。温度降低时，钙钛矿塌缩重新溶解到 PEO 基体中，失去光学特性；温度升高时，钙钛矿重新结晶获得固有特性，这就是正温度敏感性的内在机理。研究还表明，PPC 还表现出 28.563%°C-1的正温度敏感性和在 25 至 40℃ 范围内出色的温度循环稳定性，因此适合用作具有快速响应时间的智能窗户的功能层。PPC 材料具有良好的可加工性和柔韧性，通过高效的添加剂制造技术，有望应用于具有柔性温度敏感性的设备中。Embedding Perovskite in Polymer Matrix Achieved Positive Temperature Response with Inversed Temperature Crystallizationhttps://doi.org/10.1002/eem2.12713.*本文来源：作者团队，感谢作者团队对本公众号的大力支持！如有侵权，请联系删除，如有冒犯之处敬请见谅!
