在可能開創(chuàng)照明新時代的研究中，日本和德國的研究人員開發(fā)了一種環(huán)保的發(fā)光電化學電池，該電池使用稱為樹枝狀聚合物的新分子與生物質(zhì)衍生的電解質(zhì)和石墨烯基電極相結(jié)合。他們的研究結(jié)果發(fā)表在《先進功能材料》雜志上。
電致發(fā)光是材料響應通過的電流而發(fā)光的現(xiàn)象。從您用來閱讀這句話的屏幕到用于尖端科學研究的激光，一切都是不同材料電致發(fā)光的結(jié)果。由于其在現(xiàn)代的普遍性和必要性，大量資源投入研究和開發(fā)以使這項技術變得更好是很自然的。
“新興技術的一個例子就是‘發(fā)光電化學電池’或LEC，”九州大學材料化學與工程研究所副教授、該研究的負責人之一肯·阿爾布雷希特(KenAlbrecht)解釋道。“由于其相對于有機發(fā)光二極管(OLED)的成本優(yōu)勢，它們一直備受關注。LEC受歡迎的另一個原因是其簡化的結(jié)構(gòu)。”
OLED器件通常需要仔細分層多層有機薄膜，這使得制造變得棘手且成本高昂。另一方面，LEC可以由單層有機薄膜與發(fā)光材料和電解質(zhì)混合制成。將它們連接在一起的電極甚至可以由廉價材料制成，與OLED中使用的稀有金屬或重金屬不同。此外，LEC的驅(qū)動電壓較低，這意味著它們消耗的能量較少。
“我們的研究團隊一直在探索可用于LEC的新型有機材料。其中一種候選材料是樹枝狀聚合物，”領導德國研究團隊的慕尼黑工業(yè)大學RubénD.Costa教授解釋道。“這些是支鏈對稱聚合物分子，其獨特的結(jié)構(gòu)使其在從醫(yī)學到傳感器以及現(xiàn)在的光學等各個領域都有應用。”
在過去開發(fā)樹枝狀聚合物的基礎上，研究團隊開始修改他們的LEC材料。
“我們最初開發(fā)的樹枝狀聚合物具有疏水性或防水性分子基團。通過用親水性或親水性基團替換它，我們發(fā)現(xiàn)LEC裝置的使用壽命可以延長至1000小時以上，是傳統(tǒng)聚合物的10倍以上。原版，”阿爾布雷希特解釋道。“更棒的是，由于我們與Costa博士團隊的合作，該設備非常環(huán)保。”
多年來，科斯塔在德國的團隊一直致力于開發(fā)更便宜、更環(huán)保的發(fā)光設備材料。他們一直在試驗的一種材料是醋酸纖維素，這是一種常見的有機化合物，用于從服裝纖維到眼鏡框的各種用途。
“我們在新的LEC裝置中使用生物質(zhì)衍生的醋酸纖維素作為電解質(zhì)，并證實它具有相同的長壽命，”Costa繼續(xù)說道。“此外，我們還發(fā)現(xiàn)石墨烯也可以用作電極。這是使用環(huán)保材料制造柔性發(fā)光器件的重要一步。”
該團隊解釋說，雖然他們的工作很有希望，但在將設備推向市場之前還需要進行更多的研究。
“我們在這里制造的設備只能發(fā)出黃色光，因此我們需要開發(fā)它以三種基色光發(fā)光：藍色、綠色和紅色。發(fā)光效率，即光的亮度，也需要改進，”阿爾布雷希特總結(jié)道。“盡管由于我們的國際合作，未來看起來還是光明的。”
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