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柔性白光發(fā)射材料在柔性照明、柔性顯示和生物傳感器等方面具有重要應用前景?，F(xiàn)有的制備策略主要是在藍色背光源上涂覆黃色熒光粉或者有機發(fā)光小分子凝膠，通過藍光和黃光的疊加而獲得白光。然而無機材料通常又脆又硬，熒光粉和基底之間的結(jié)合強度也不足，導致柔性器件的延展性和柔韌性大大受限，而有機發(fā)光小分子凝膠涂層的機械性能欠佳，也很難滿足應用需求，同時還涉及繁瑣的有機合成過程，具有局限性。因此，開發(fā)具有優(yōu)良機械性能的柔性白光發(fā)射材料對于推動柔性顯示器件的實際應用具有重要的意義。

圖1：有機/無機復合雙網(wǎng)絡凝膠的結(jié)構示意圖

中國科學院寧波材料技術與工程研究所生物醫(yī)用高分子材料課題組基于多年來在有機/無機復合高強韌水凝膠的研究基礎，將市售的黃色熒光粉（YAG:Ce）引入到海藻酸鈣/聚丙烯酰胺雙網(wǎng)絡結(jié)構中，非常簡便地獲得了一種機械性能優(yōu)異的高分子凝膠熒光材料（圖1），其斷裂伸長率高達600%，抗壓強度高達3.6 MPa（圖2）。通過對熒光粉表面雙鍵修飾，可實現(xiàn)其在凝膠網(wǎng)絡中的均勻穩(wěn)定分散。在此基礎上，以藍光LED作為背光源，制備得到了白光柔性顯示原型器件，能夠發(fā)出穩(wěn)定、明亮、高純度的白光，CIE坐標值為（0.33, 0.32）（圖3）。這項工作將已經(jīng)獲得廣泛工業(yè)應用的無機熒光粉與高強韌雙網(wǎng)絡凝膠體系相結(jié)合，發(fā)展了一類在柔性照明和顯示設備制造方面非常具有應用潛力的新型白光發(fā)射材料，具有發(fā)光性能和機械性能優(yōu)良、成本低、制備簡便等優(yōu)勢。

圖2：具有不同丙烯酰胺含量的凝膠在(a)拉伸和(c)壓縮下的應力-應變曲線；(b)凝膠在不同拉伸應變下的狀態(tài)；凝膠在(d)循環(huán)拉伸和(e)循環(huán)壓縮過程中的應力-應變曲線

圖3：(a)將凝膠涂覆于藍光LED表面后的白光發(fā)射譜與照片；(b)所發(fā)射白光的CIE坐標值；(c)柔性白光發(fā)射顯示裝置在(d)自然光和(e)藍色背光下的照片

該工作以“White-Light-Emitting Flexible Display Devices Based On Double Network Hydrogels Crosslinked by YAG:Ce Phosphors”為題發(fā)表于Journal of Materials Chemistry C, DOI: 10.1039/c9tc05311e。碩士生徐亞文為論文的第一作者，陳靜副研究員和付俊研究員為通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金（21574145, 51803227, 51873224）、浙江省自然科學基金（LY17E030011, LQ19E030010）和中科院PIFI國際訪問學者項目（2019VBA0016）的支持。