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PET保护膜系列

材料科普丨光电高分子材料世界:从光能到电能再到光能

材料科普丨光电高分子材料世界:从光能到电能再到光能

日期:2024-04-14 作者: PE保護膜系列

  光电高分子材料是一种能进行光-电能量相互转化的聚合物。这种材料的英文简称为OLED。根据光电转换方式的不同,它可以分为光致电和电致光两种类型。光致电的材料主要用于柔性太阳能,而电致光的材料则主要用于柔性显示和照明。除此之外,高分子发光材料还具有可溶液加工的特点,可用于制备低成本、大面积发光器件。因此,在平板显示和固体照明领域,这种材料具有潜在的应用前景。近年来,高分子发光材料在发光机制、材料体系和器件性能等方面取得了重要进展,并且各项性能得到了大幅度提升

  1977年,Heeger、MacDiarmid和Shirakawa三位科学家发现了高分子导电现象,这一发现开创了光电高分子研究的先河。光电共轭高分子不仅具有金属或半导体的电子特性,同时还具有高分子优异的加工特性以及力学性能。因此,可以使用低温溶液加工的方式制备大面积柔性光电子器件。我国的光电高分子研究始于20世纪70年代末,基本与国际同步。我国学者的研究早期集中于导电聚合物,从20世纪90年代开始逐步转向共轭高分子发光、光伏、场效应晶体管等光电子材料和器件的研究。

  光致电:光致电材料可以通过吸收光子,将光能转化为电能。当有光照射到光致电材料中时,吸收光能的分子会被激发到激发态,形成激子。这些激子可以向材料中的电子传递能量,将电子激发到导带,并生成电子-空穴对。这些电子-空穴对在外电路中可以形成电流,完成光电转换。

  电致光:电致光材料将电流转化为光能。当电致光材料被通电时,被激发的电子在导带和价带之间跃迁,从而会释放出能量以发光的形式。

  光电材料可将光转化为电能或电转化为光能。这些材料包括有机聚合物和无机半导体,具有低成本和易加工的特点。这些材料的电子结构、空间位阻、构象与拓扑以及超分子弱作用会影响器件性能。相对于小分子材料,光电高分子由于复杂的分子链结构和多样的链间作用力,其在溶液、准固态和薄膜中表现出多变的聚集态结构。有机发光材料方面,聚集导致的发光猝灭现象限制了其在实际应用中的发光效率和灵敏度。

  太阳能电池材料的光电高分子,可用于柔性太阳能领域;电光转换的OLED材料,已经应用于手机、电视等产品;基因突变的检测分析,可实现DNA的快速检测;病原菌检测和区分,可实现对不同细菌的快速、简单区分;细胞成像,可实现高灵敏细胞成像。