CN110426770A - 无机亚纳米线偏光薄膜及其应用 - Google Patents

无机亚纳米线偏光薄膜及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了无机亚纳米线偏光薄膜及其应用。所述偏光薄膜是由0.8～1nm的无机亚纳米线有序排列形成的，不含高分子和基底，其中，所述无机亚纳米线包括选自氧化钒亚纳米线、羟基氧化钆亚纳米线和多酸亚纳米线中的至少一种。该无机亚纳米线偏光薄膜不仅柔性好且性能稳定，不会因为高分子老化而导致偏光性能下降或丧失，而且能够对紫外光进行偏振，其中羟基氧化钆亚纳米线薄膜对可见光的透光性更是高达90％，可以作为偏光片广泛应用于偏光器件。

Description

无机亚纳米线偏光薄膜及其应用
技术领域
本发明属于材料领域，具体而言，涉及无机亚纳米线偏光薄膜及其应用。
背景技术
偏光片是一种重要的光学器件，在光学领域具有重要的应用。一束自然光通过偏光片后，振动方向沿偏光片偏光轴方向的光强会强于垂直于偏光轴方向的光强。目前主要应用的偏光片主要有碘系偏光片，染色系偏光片和线栅偏光片。前二者都是主要基于高分子膜的偏光片，将碘分子或者有机染料吸附在高分子膜上，再加以延伸定向，使之具有偏光性能，工艺较复杂。除此之外，在光照，潮湿，外力以及温度变化的作用下，高分子膜会发生老化，伸展的高分子链恢复卷曲状态，此时偏光片就会丧失性能。线栅偏光片广泛的应用于紫外光的偏振，通常是通过光刻技术来制造的，如紫外干涉光刻，纳米压印光刻和嵌段共聚物光刻等。此外，线栅周期必须小于入射的紫外光的三分之一，控制起来比较困难。线栅偏光片的制作成本较高，工艺繁复。除了以上用于使透射光发生偏振的偏光片外，还有一种在非偏振光照射下发射偏振荧光的偏振片。目前这类偏光片都是将荧光量子棒分散于高分子膜中，再加以延伸定向，使之具有发射偏振荧光的性能。除了前面所述的高分子膜带来的缺点之外，荧光量子棒的合成也比较困难。因而制作一种稳定性强、工艺简单的偏光片成为了一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种无机亚纳米线偏光薄膜及其应用。该无机亚纳米线偏光薄膜由高度取向的无机亚纳米线形成，不仅柔性好且性能稳定，不会因为高分子老化而导致偏光性能下降或丧失，而且能够对紫外光进行偏振，可以作为偏光片广泛应用于偏光器件。
根据本发明的第一个方面，本发明提出一种无机亚纳米线偏光薄膜。根据本发明的实施例，所述偏光薄膜是由0.8～1nm的无机亚纳米线有序排列形成的，不含高分子和基底，其中，所述无机亚纳米线包括选自氧化钒亚纳米线、羟基氧化钆亚纳米线和多酸亚纳米线中的至少一种。
根据本发明上述实施例的无机亚纳米线偏光薄膜，发明人发现，上述种类的无机亚纳米线不仅具有各向异性，还具有较好的柔性，将其分散于小分子溶剂中还可以使分散液具有一定的粘性，可以通过湿法纺丝等工艺被加工成具有高度取向且独立，不需要任何基底和高分子物质的薄膜，加工得到的薄膜具有优良的柔性，可以弯曲和卷曲；并且由于组成薄膜的无机亚纳米线沿轴向规整致密的排列，使得薄膜具有较高的各向异性和双折射性质，能够对紫外光进行偏振，而且羟基氧化钆亚纳米线薄膜对可见光有90％的透过率，部分多酸纳米线对可见光也具有一定的透过性；此外发明人还发现，0.8～1nm的无机亚纳米线的可加工性能更好。综上，本发明上述实施例的无机亚纳米线偏光薄膜不仅柔性好且性能稳定，不会因为高分子老化而导致偏光性能下降或丧失，还可以对紫外光进行偏振，能够作为偏光片广泛应用于偏光器件。
另外，根据本发明上述实施例的无机亚纳米线偏光薄膜还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述多酸亚纳米线为选自Bi3Mo12POx、Fe3Mo12POx、Zr3Mo12POx、Ce3Mo12POx、Ti3Mo12POx、Y3Mo12POx、Yb3Mo12POx和Mn3Mo12POx中的至少一种，其中，x的取值范围分别独立地为37～43。
在本发明的一些实施例中，所述偏光薄膜中分散有荧光量子点和/或荧光量子棒。由此可以进一步使偏光薄膜具有发生偏振荧光的性质。
在本发明的一些实施例中，所述偏光薄膜中荧光量子点和/或荧光量子棒的含量为2～3wt％。由此可以在确保偏光薄膜具有较好的偏振荧光性能的基础上提高其荧光强度。
在本发明的一些实施例中，所述荧光量子点包括硒化镉量子点和/或硫硒化镉/硒化锌量子点，所述荧光量子棒为硒化镉量子棒。
在本发明的一些实施例中，所述硒化镉量子点的粒径为2.5～3.5nm；所述硫硒化镉/硒化锌量子点的粒径分别独立地为9.5～10.5nm；所述硒化镉量子棒的直径为5.5～6.5nm，长度为45～55nm。
在本发明的一些实施例中，所述无机亚纳米线为具有表面配体的无机亚纳米线。
在本发明的一些实施例中，所述偏光薄膜是采用湿法纺丝法制备得到的。
在本发明的一些实施例中，所述偏光薄膜的厚度为30～150μm。
在本发明的一些实施例中，所述偏光薄膜的厚度为40～60μm。
在本发明的一些实施例中，所述无机亚纳米线为所述羟基氧化钆亚纳米线，采用所述羟基氧化钆亚纳米线配制得到的纺丝原液的相对粘度为800～1100。
在本发明的一些实施例中，所述羟基氧化钆亚纳米线形成的偏光薄膜的厚度为40～50μm。
在本发明的一些实施例中，所述湿法纺丝法包括：(1)提供具有表面配体的无机亚纳米线，并将所述具有表面配体的无机亚纳米线分散于小分子有机溶剂中；(2)将步骤(1)得到的无机亚纳米线分散液与四丁基溴化铵的四氢呋喃溶液混合，以便得到纺丝原液；(3)利用注射器将所述纺丝原液喷入凝固浴中，以便得到凝胶膜；(4)将所述凝胶膜浸入无水乙醇和正辛烷的混合溶剂中进行固化和致密化，以便得到所述偏光薄膜。
在本发明的一些实施例中，步骤(1)中，利用油胺作为表面活性剂制备所述具有表面配体的无机亚纳米线。
在本发明的一些实施例中，步骤(1)中，所述小分子有机溶剂为选自辛烷、环己烷和正己烷、甲苯和氯仿中的至少一种，所述凝固浴为辛烷和无水乙醇的混合溶液。
在本发明的一些实施例中，步骤(2)中，所述纺丝原液的相对粘度为600～1300。
根据本发明的第二个方面，本发明提出了一种偏光器件。根据本发明的实施例，该偏光器件具有上述实施例所述的偏光薄膜。该偏光器件的偏光性能更为稳定，不会因光照、潮湿、外力以及温度变化等作用而导致偏光性能降低或丧失，可以显著延长偏光器件的使用寿命，提升用户体验。
在本发明的一些实施例中，所述偏光器件为量子点液晶显示器、量子点发光二极管显示器、偏光镜片或提供各向异性散射光的装置。
附图说明
图1是铋多酸亚纳米线的紫外-可见吸收光谱图。
图2是铈多酸亚纳米线的紫外-可见吸收光谱图。
图3是铁多酸亚纳米线的紫外-可见吸收光谱图。
图4是钛多酸亚纳米线的紫外-可见吸收光谱图。
图5是钇多酸亚纳米线的紫外-可见吸收光谱图。
图6是锆多酸亚纳米线的紫外-可见吸收光谱图。
图7是镱多酸亚纳米线的紫外-可见吸收光谱图。
图8是羟基氧化钆亚纳米线的紫外-可见吸收光谱图。
图9是氧化钒亚纳米线的紫外-可见吸收光谱图。
图10是根据本发明实施例1所制备的偏光薄膜贴在纸上的示意图。
图11是根据本发明实施例1所制备的偏光薄膜对光的散射示意图。
图12是根据本发明实施例1所制备的偏光薄膜对紫外光的偏振吸收图。
图13是根据本发明实施例2所制备的硒化镉量子点-亚纳米线偏光薄膜的发射光示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
根据本发明的第一个方面，本发明提出一种无机亚纳米线偏光薄膜。根据本发明的实施例，该偏光薄膜是由0.8～1nm的无机亚纳米线有序排列形成的，不含高分子和基底，其中，无机亚纳米线包括选自氧化钒亚纳米线、羟基氧化钆亚纳米线和多酸亚纳米线中的至少一种。发明人发现，上述种类的无机亚纳米线不仅具有各向异性，还具有较好的柔性，将其分散于小分子溶剂中还可以使分散液具有一定的粘性，可以通过湿法纺丝等工艺被加工成具有高度取向且独立，不需要任何基底和高分子物质的薄膜，加工得到的薄膜具有优良的柔性，可以弯曲和卷曲；并且由于组成薄膜的无机亚纳米线沿轴向规整致密的排列，使得薄膜具有较高的各向异性和双折射性质，能够对紫外光进行偏振(对紫外光的吸光度如图1-9所示)，而且多酸亚纳米线薄膜和羟基氧化钆亚纳米线薄膜对可见光具有90％的透过率，部分多酸纳米线对可见光也具有一定的透过性；此外发明人还发现，0.8～1nm的无机亚纳米线的可加工性能更好。综上，本发明上述实施例的无机亚纳米线偏光薄膜不仅柔性好且性能稳定，不会因为高分子老化而导致偏光性能下降或丧失，还可以对紫外光进行偏振，能够作为偏光片广泛应用于偏光器件。需要说明的是，本发明中所述的多酸亚纳米线指的是多酸团簇诱导金属氧化物组装形成的亚纳米线。
下面对本发明上述实施例的无机亚纳米线偏光薄膜进行详细描述。
根据本发明的一个实施例，本发明中多酸亚纳米线的种类并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如，多酸亚纳米线可以为选自Bi3Mo12POx、Fe3Mo12POx、Zr3Mo12POx、Ce3Mo12POx、Ti3Mo12POx、Y3Mo12POx、Yb3Mo12POx和Mn3Mo12POx中的至少一种，其中，x的取值范围分别独立地为37～43。发明人发现，上述种类的多酸亚纳米线不仅柔性较好，而且可加工性较高，易于通过湿法纺丝等工艺制备得到无机亚纳米线高度取向的偏光薄膜，确保偏光薄膜具有较高的各向异性和双折射性质，对紫外光有一定的偏振吸收。
根据本发明的再一个实施例，本发明中的偏光薄膜可以为羟基氧化钆亚纳米线有序排列形成，发明人发现，羟基氧化钆亚纳米线不仅具有各向异性和柔性，还具有较好的透明性，对可见光具有各向异性散射，对波长在200～300nm的紫外光具有偏光性质，且羟基氧化钆亚纳米线偏光薄膜为透明薄膜，对可见光的透过率高达90％，在对紫外光进行偏振的同时能够保证可见光的透过率。
根据本发明的又一个实施例，偏光薄膜中可以分散有荧光量子点和/或荧光量子棒，优选荧光量子点，由此可以进一步使偏光薄膜具有发生偏振荧光的性质。进一步地，偏光薄膜中荧光量子点和/或荧光量子棒的含量可以为2～3wt％，例如可以为2wt％、2.1wt％、2.2wt％、2.3wt％、2.4wt％、2.5wt％、2.55wt％、2.6wt％、2.7wt％、2.8wt％、2.9wt％或3wt％等。发明人发现，当荧光量子点和/或荧光量子棒的含量过少时，偏光薄膜的荧光强度太弱，而当荧光量子点和/或荧光量子棒的含量过多时，虽然可以提高荧光强度，但会影响偏光薄膜中无机亚纳米线的有序性，导致偏振荧光性能变差，并且，荧光量子点/量子棒成本很高，加太多还会大幅增加原料成本。本发明中通过控制偏光薄膜中荧光量子点和/或荧光量子棒为上述含量，可以在确保偏光薄膜具有较好的偏振荧光性能的基础上提高其荧光强度。
根据本发明的又一个实施例，本发明中荧光量子点和荧光量子棒的种类并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。例如，荧光量子点可以包括硒化镉量子点和/或硫硒化镉/硒化锌量子点，荧光量子棒可以为硒化镉量子棒。进一步地，硒化镉量子点的粒径可以为2.5～3.5nm；硫硒化镉/硒化锌量子点的粒径可以为9.5～10.5nm；硒化镉量子棒的直径可以为5.5～6.5nm，长度可以为45～55nm，由此既可以使偏光薄膜能够产生偏振荧光，还可以尽可能多的降低荧光量子点和/或荧光量子棒的加入对无机亚纳米线有序性的负面影响，保证偏振荧光性能。
根据本发明的又一个实施例，无机亚纳米线的直径可以为0.8～1nm，例如0.8～0.95nm等，优选地，无机亚纳米线可以为具有表面配体的无机亚纳米线，例如，本发明中利用油胺作为表面活性剂制备得到具有表面配体的无机亚纳米线，由此可以显著改善无机亚纳米线在小分子溶剂中的分散性，避免无机亚纳米线在分散液中团聚，从而能够进一步提高无机亚纳米线成膜的均匀性和稳定性，保证偏光薄膜的偏振性能。
根据本发明的又一个实施例，偏光薄膜可以采用湿法纺丝法制备得到的，本发明中利用无机亚纳米线分散液具有粘性的性质，采用湿法纺丝法制备偏光薄膜，不仅工艺简单，还更有利于无机亚纳米线成膜。
根据本发明的又一个实施例，湿法纺丝法可以包括：(1)提供具有表面配体的无机亚纳米线，并将具有表面配体的无机亚纳米线分散于小分子有机溶剂中；(2)将步骤(1)得到的无机亚纳米线分散液与四丁基溴化铵的四氢呋喃溶液混合，以便得到纺丝原液；(3)利用注射器将纺丝原液喷入凝固浴中，以便得到凝胶膜；(4)将凝胶膜浸入无水乙醇和正辛烷的混合溶液中进行固化和致密化，以便得到偏光薄膜。由此可以有效制备得到偏光薄膜。进一步地，步骤(1)中，可以利用油胺作为表面活性剂制备得到无机亚纳米线，以便得到具有表面配体的无机亚纳米线，发明人发现，将油胺作为表面配体，可以有效避免无机亚纳米线在分散液中团聚；此外，步骤(1)中，小分子有机溶剂可以为选自辛烷、环己烷、正己烷、甲苯和氯仿中的至少一种，凝固浴可以为辛烷和无水乙醇的混合溶液，本发明中通过采用辛烷等作为有机溶剂和凝固浴，可以使其在后续干燥过程中挥发，得到不含辛烷、环己烷、正己烷、甲苯、氯仿、乙醇和四氢呋喃的偏光薄膜。
进一步地，步骤(2)中，纺丝原液的相对粘度可以为600～1300。发明人发现，若纺丝原液的粘度过小，则薄膜力学性能太差，在凝固浴中就会发生断裂，若粘度过大，则薄膜在凝固浴中会出现褶皱，干燥之后薄膜不平整，透光性不好，由此可以通过控制羟基氧化钆亚纳米线和小分子有机溶剂的配比调节纺丝原液为上述粘度，从而可以确保纺丝原液的可纺性，形成具有偏光性能的偏光薄膜。
根据本发明的又一个实施例，采用氧化钒亚纳米线、羟基氧化钆亚纳米线和多酸亚纳米线中的至少一种制备偏光薄膜时，偏光薄膜的厚度可以为30～150μm，例如可以为35～100μm、40～60μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm或150μm等。发明人发现，当偏光薄膜的厚度过小，薄膜的力学性能不好，易断，而当偏光薄膜的厚度过大时，又会导致偏光薄膜的有序性和平整度变差，影响偏振效果；本发明中通过控制偏光薄膜为上述厚度，可以同时使偏光薄膜具有较好的力学性能和偏振性能。
进一步地，当采用羟基氧化钆亚纳米线制备偏光薄膜时，偏光薄膜的厚度可以为40～50μm，例如可以为42～50μm、40μm、41μm、42μm、43μm、44μm、45μm、46μm、47μm、48μm、49μm或50μm等，优选42～50μm。发明人发现，针对羟基氧化钆亚纳米线偏光薄膜，若偏光薄膜的厚度小于40μm，薄膜的力学性能较差，易断；而当偏光薄膜的厚度大于50μm就容易产生偏光薄膜的有序性和平整度变差的问题，影响偏振效果。本发明中通过控制羟基氧化钆亚纳米线偏光薄膜为上述厚度，可以同时使偏光薄膜具有较好的力学性能和偏振性能。
根据本发明的又一个实施例，采用羟基氧化钆亚纳米线制备偏光薄膜时，纺丝原液的相对粘度可以为800～1100，发明人发现，当采用羟基氧化钆亚纳米线制备偏光薄膜时，纺丝原液的相对粘度为800～1100时的可纺性更好，且更有利于羟基氧化钆亚纳米线高度顺排排列，形成具有紫外偏光性能的偏光薄膜。
根据本发明的第二个方面，本发明提出了一种偏光器件。根据本发明的实施例，该偏光器件具有上述实施例的偏光薄膜。该偏光器件的偏光性能更为稳定，不会因光照、潮湿、外力以及温度变化等作用而导致偏光性能降低或丧失，可以显著延长偏光器件的使用寿命，提升用户体验。需要说明的是，上述针对偏光薄膜所描述的技术特征和效果同样适用于该偏光器件，此处不再赘述。
根据本发明的一个具体实施例，本发明上述实施例所述偏光薄膜可以用于显示器、偏光镜片或提供可设计的各向异性散射光等方面，并且本发明中偏光器件的类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如偏光器件可以为量子点液晶显示器、量子点发光二极管显示器、偏光镜片或提供各向异性散射光的装置等。以液晶显示器为例，对于量子点液晶显示器(QLCD)应用，量子点由蓝色发光二极管(LED)激发发出红绿光，然后由三种原色产生的白光依次通过偏光器Ⅰ、液晶层、偏光器Ⅱ和滤光片传输。偏振器Ⅰ和Ⅱ的偏振方向是正交的，偏振器之间的液晶可以通过电子控制来调节光。然而，量子点发射的荧光是各向同性的，因此，在进入液晶层之前，由于偏振器的线性吸收，超过50％的发射光被消耗掉。为了提高背光源的效率，长期以来，人们一直在探索考虑将发射偏振荧光的荧光量子棒耦合到背光源中，聚合物薄膜的热拉伸法在实际应用中是有希望的，但是拉伸后的聚合物在光照、湿度、外力和温度变化的影响，有可能导致取向恶化或丧失。而将本发明上述实施例中的偏光薄膜应用于液晶显示器中，可以有效解决上述问题。
下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
1)通过溶剂热法合成羟基氧化钆亚纳米线
在容量为40mL的聚四氟乙烯反应釜内衬中加入6mL油胺和3mL油酸，搅拌10分钟。将1.2g水合氯化钆溶于1.5mL去离子水中，然后加入18mL乙醇以形成均匀溶液。将该溶液加入之前装有油胺油酸混合溶液的反应釜内衬中，并剧烈搅拌10分钟。随后，将内衬装入反应釜中密封并在180℃下加热8h。反应结束后，将白色产物分散在正辛烷中，并用丙酮洗涤3次。
2)制备亚纳米线薄膜
将羟基氧化钆亚纳米线分散在辛烷中，浓度为55wt％。将四丁基溴化铵分散在四氢呋喃中，浓度为50mg/mL。向20mL亚纳米线分散液中加入500μL四丁基溴化铵溶液，搅拌均匀，其中，纺丝原液的相对粘度为1000。随后，将制备的湿纺原液装入50mL的注射器中，注射器连接有高度为200μm、宽度为2cm的喷嘴。将喷嘴头浸入凝固浴中，凝固浴由体积比为1:1的辛烷和无水乙醇混合而成，然后将凝胶膜捞出浸入无水乙醇中以进一步固化和致密化。最后将其捞出自然干燥即可。
实施例2
1)通过溶剂热法合成羟基氧化钆亚纳米线
在容量为40mL的聚四氟乙烯反应釜内衬中加入6mL油胺和3mL油酸，搅拌10分钟。将1.2g水合氯化钆溶于1.5mL去离子水中，然后加入18mL乙醇以形成均匀溶液。将该溶液加入之前装有油胺油酸混合溶液的反应釜内衬中，并剧烈搅拌10分钟。随后，将内衬装入反应釜中密封并在180℃下加热8h。反应结束后，将白色产物分散在正辛烷中，并用丙酮洗涤3次。
2)合成硒化镉荧光量子点
将0.0254g氧化镉和0.2280g硬脂酸加入50mL的三颈烧瓶中，在氩气气氛下加热至150℃。氧化镉溶解之后，冷却至室温。向混合物中加入3.88g三辛基氧膦和3.88g十六胺，然后在氩气气氛下加热至320℃以形成透明溶液。保持320℃，将溶有0.158g硒的三丁基磷酸(0.476g)和3.362g二辛胺迅速注入烧瓶中。注射后，将温度设定为250℃。反应结束后，将产物分散于己烷中，用无水乙醇洗涤。洗涤完毕后，将产物分散在辛烷中，以备进一步应用。
3)制备硒化镉量子点-羟基氧化钆亚纳米线复合薄膜
将羟基氧化钆亚纳米线分散在辛烷中，浓度为60wt％。将四丁基溴化铵分散在四氢呋喃中，浓度为50mg/mL。向20mL亚纳米线分散液中加入500μL四丁基溴化铵溶液，搅拌均匀，其中，纺丝原液的相对粘度为900。接着向亚纳米线分散液中加入2mL分散有硒化镉量子点的辛烷，浓度为10mg/mL。随后，将制备的湿纺原液装入50mL的注射器中，注射器连接有高度为200μm、宽度为2cm的喷嘴。将喷嘴头浸入凝固浴中，凝固浴由体积比为1:1的辛烷和无水乙醇混合而成，然后将凝胶膜捞出浸入无水乙醇中以进一步固化和致密化。最后将其捞出自然干燥即可。其中，复合薄膜中荧光量子点的含量为2wt％。
实施例3
1)通过溶剂热法合成羟基氧化钆亚纳米线
在容量为40mL的聚四氟乙烯反应釜内衬中加入6mL油胺和3mL油酸，搅拌10分钟。将1.2g水合氯化钆溶于1.5mL去离子水中，然后加入18mL乙醇以形成均匀溶液。将该溶液加入之前装有油胺油酸混合溶液的反应釜内衬中，并剧烈搅拌10分钟。随后，将内衬装入反应釜中密封并在180℃下加热8h。反应结束后，将白色产物分散在正辛烷中，并用丙酮洗涤3次。
2)制备硫硒化镉硒化锌量子点-亚纳米线复合薄膜
硫硒化镉硒化锌量子点从纳晶科技股份公司处购得。将羟基氧化钆亚纳米线分散在辛烷中，浓度为60wt％。将四丁基溴化铵分散在四氢呋喃中，浓度为50mg/mL。向20mL亚纳米线分散液中加入500μL四丁基溴化铵溶液，搅拌均匀。接着向亚纳米线分散液中加入2mL分散有硫硒化镉/硒化锌量子点的辛烷，浓度为10mg/mL，其中，纺丝原液的相对粘度为900。随后，将制备的湿纺原液装入50mL的注射器中，注射器连接有高度为200μm、宽度为2cm的喷嘴。将喷嘴头浸入凝固浴中，凝固浴由体积比为1:1的辛烷和无水乙醇混合而成，然后将凝胶膜捞出浸入无水乙醇中以进一步固化和致密化。最后将其捞出自然干燥即可。其中，复合薄膜中荧光量子点的含量为3wt％。
实施例4
1)通过溶剂热法合成羟基氧化钆亚纳米线
在容量为40mL的聚四氟乙烯反应釜内衬中加入6mL油胺和3mL油酸，搅拌10分钟。将1.2g水合氯化钆溶于1.5mL去离子水中，然后加入18mL乙醇以形成均匀溶液。将该溶液加入之前装有油胺油酸混合溶液的反应釜内衬中，并剧烈搅拌10分钟。随后，将内衬装入反应釜中密封并在180℃下加热8h。反应结束后，将白色产物分散在正辛烷中，并用丙酮洗涤3次。
2)合成硒化镉荧光量子棒
将0.1027g的氧化镉、0.4464g的十四烷基膦酸、1.4514g的三正辛基氧膦加入烧瓶中，在氩气气氛下加热至300℃，保持2小时，使氧化镉在十四烷基膦酸/三正辛基氧膦溶液中溶解。然后将混合物冷却至室温。在手套箱中，将0.0316g的硒粉与1g的三辛基膦混合，然后将该混合溶液装入2mL注射器中，在320℃下注入烧瓶。60分钟后，将相同的注射溶液滴入烧瓶中，注入后，将反应温度降到230℃，并保持。反应结束后，移除加热套使反应停止。在烧瓶中加入5mL甲苯和10mL甲醇，使量子棒在50℃左右沉淀。通过离心和倾析分离出纳米晶沉淀，将产物分散于己烷中，用无水乙醇洗涤。最后将产物分散在辛烷中，以备进一步应用。
3)制备硒化镉量子棒-羟基氧化钆亚纳米线复合薄膜
将羟基氧化钆亚纳米线分散在辛烷中，浓度为60wt％。将四丁基溴化铵分散在四氢呋喃中，浓度为50mg/mL。向20mL亚纳米线分散液中加入500μL四丁基溴化铵溶液，搅拌均匀。接着向亚纳米线分散液中加入2mL分散有硒化镉量子棒的辛烷，浓度为10mg/mL，其中，纺丝原液的相对粘度为900。随后，将制备的湿纺原液装入50mL的注射器中，注射器连接有高度为200μm、宽度为2cm的喷嘴。将喷嘴头浸入凝固浴中，凝固浴由体积比为1:1的辛烷和无水乙醇混合而成，然后将凝胶膜捞出浸入无水乙醇中以进一步固化和致密化。最后将其捞出自然干燥即可。其中，复合薄膜中荧光量子棒的含量为2.5wt％。
对比例1
采用实施例1合成的羟基氧化钆亚纳米线制备亚纳米线薄膜。
将羟基氧化钆亚纳米线分散在辛烷中，浓度为20wt％。将四丁基溴化铵分散在四氢呋喃中，浓度为50mg/mL。向20mL亚纳米线分散液中加入500μL四丁基溴化铵溶液，搅拌均匀，其中，纺丝原液的相对粘度为500。随后，将制备的湿纺原液装入50mL的注射器中，注射器连接有高度为200μm、宽度为2cm的喷嘴。将喷嘴头浸入凝固浴中，凝固浴由体积比为1:1的辛烷和无水乙醇混合而成，然后将凝胶膜捞出浸入无水乙醇中以进一步固化和致密化。最后将其捞出自然干燥即可。
对比例2
采用实施例1合成的羟基氧化钆亚纳米线制备亚纳米线薄膜。
将羟基氧化钆亚纳米线分散在辛烷中，浓度为80wt％。将四丁基溴化铵分散在四氢呋喃中，浓度为50mg/mL。向20mL亚纳米线分散液中加入500μL四丁基溴化铵溶液，搅拌均匀，其中，纺丝原液的相对粘度为1300。随后，将制备的湿纺原液装入50mL的注射器中，注射器连接有高度为200μm、宽度为2cm的喷嘴。将喷嘴头浸入凝固浴中，凝固浴由体积比为1:1的辛烷和无水乙醇混合而成，然后将凝胶膜捞出浸入无水乙醇中以进一步固化和致密化。最后将其捞出自然干燥即可。
其中，图10是根据本发明实施例10所制备的偏光薄膜贴在纸上的示意图，说明所制备的薄膜具有良好的可见光透过性；图11是根据本发明实施例1所制备的偏光薄膜对光的散射示意图，说明所制备的亚纳米线偏光薄膜对可见光具有强的各向异性散射，图11中双箭头方向为亚纳米线的取向方向；图12是根据本发明实施例1所制备的偏光薄膜对紫外光的偏振吸收图，说明所制备的亚纳米线偏光薄膜对紫外光具有优良的偏振性能；图13是根据本发明实施例2所制备的所制备的硒化镉量子点-亚纳米线偏光薄膜的发射光示意图，说明所制备的荧光量子点-亚纳米线/荧光亚纳米线偏光薄膜具有优良的发射偏振荧光的性能，图13中双箭头方向为亚纳米线的取向方向。
此外，采用实施例1-4中制备亚纳米线薄膜时，薄膜在凝固浴中未发生现断裂现象，且制备得到的薄膜平整，透光性较好；而采用对比例1中的方法制备亚纳米线薄膜时，薄膜在凝固浴中出现了断裂现象，无法得到完整的成片的薄膜，这说明纺丝原液的粘度过小时，制备得到的薄膜力学性能较差；采用对比例2中的方法制备亚纳米线薄膜时，薄膜在凝固浴中就会出现肉眼可见的褶皱，最终制备得到的薄膜不平整，且透光性不好，这说明纺丝原液的粘度过大时会影响最终制备得到的薄膜的平整度和透光性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种无机亚纳米线偏光薄膜，其特征在于，所述偏光薄膜是由0.8～1nm的无机亚纳米线有序排列形成的，不含高分子和基底，其中，所述无机亚纳米线包括选自氧化钒亚纳米线、羟基氧化钆亚纳米线和多酸亚纳米线中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的偏光薄膜，其特征在于，所述多酸亚纳米线为选自Bi3Mo12POx、Fe3Mo12POx、Zr3Mo12POx、Ce3Mo12POx、Ti3Mo12POx、Y3Mo12POx、Yb3Mo12POx和Mn3Mo12POx中的至少一种，其中，x的取值范围分别独立地为37～43。
3.根据权利要求1或2所述的偏光薄膜，其特征在于，所述偏光薄膜中分散有荧光量子点和/或荧光量子棒。
4.根据权利要求3所述的偏光薄膜，其特征在于，荧光量子点和/或荧光量子棒的含量为2～3wt％，
任选地，所述荧光量子点包括硒化镉量子点和/或硫硒化镉/硒化锌量子点，所述荧光量子棒为硒化镉量子棒，
任选地，所述硒化镉量子点的粒径为2.5～3.5nm；所述硫硒化镉/硒化锌量子点的粒径为9.5～10.5nm；所述硒化镉量子棒的直径为5.5～6.5nm，长度为45～55nm。
5.根据权利要求1或4所述的偏光薄膜，其特征在于，所述无机亚纳米线为具有表面配体的无机亚纳米线。
6.根据权利要求5所述的偏光薄膜，其特征在于，所述偏光薄膜是采用湿法纺丝法制备得到的，
任选地，所述偏光薄膜的厚度为30～150μm，
任选地，所述偏光薄膜的厚度为40～60μm。
7.根据权利要求6所述的偏光薄膜，其特征在于，所述无机亚纳米线为所述羟基氧化钆亚纳米线，采用所述羟基氧化钆亚纳米线配制得到的纺丝原液的相对粘度为800～1100，
任选地，所述羟基氧化钆亚纳米线形成的偏光薄膜的厚度为40～50μm。
8.根据权利要求6或7所述的偏光薄膜，其特征在于，所述湿法纺丝法包括：
(1)提供具有表面配体的无机亚纳米线，并将所述具有表面配体的无机亚纳米线分散于小分子有机溶剂中；
(2)将步骤(1)得到的无机亚纳米线分散液与四丁基溴化铵的四氢呋喃溶液混合，以便得到纺丝原液；
(3)利用注射器将所述纺丝原液喷入凝固浴中，以便得到凝胶膜；
(4)将所述凝胶膜浸入无水乙醇和正辛烷的混合溶液中进行固化和致密化，以便得到所述偏光薄膜，
任选地，步骤(1)中，利用油胺作为表面活性剂制备所述具有表面配体的无机亚纳米线，
任选地，步骤(1)中，所述小分子有机溶剂为选自辛烷、环己烷、正己烷、甲苯或氯仿中的至少一种，所述凝固浴为辛烷和无水乙醇的混合溶液，
任选地，步骤(2)中，所述纺丝原液的相对粘度为600～1300。
9.一种偏光器件，其特征在于，具有权利要求1-8中任一项所述的偏光薄膜。
10.根据权利要求9所述的偏光器件，其特征在于，所述偏光器件为量子点液晶显示器、量子点发光二极管显示器、偏光镜片或提供各向异性散射光的装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113621387A (zh) * 2021-08-11 2021-11-09 清华大学 液晶复合偏光薄膜及其制备方法和应用
CN113637513A (zh) * 2021-08-11 2021-11-12 清华大学 无机亚纳米线在有机溶剂固化、运输及储存中的用途

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016192995A1 (en) * 2015-05-30 2016-12-08 Universiteit Gent Method of manufacturing planarly-aligned nanorods assemblies which include liquid crystals
CN106661444A (zh) * 2014-06-13 2017-05-10 默克专利股份有限公司 混合物、纳米纤维和偏振光发射膜
CN107203017A (zh) * 2017-07-06 2017-09-26 深圳市华星光电技术有限公司 纳米线栅偏光片的制作方法
CN107938175A (zh) * 2017-11-28 2018-04-20 北京理工大学 一种高取向柔性发光偏振复合纤维薄膜的制备方法及其用途
US20180269353A1 (en) * 2014-07-25 2018-09-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Optical element and electronic device including the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106661444A (zh) * 2014-06-13 2017-05-10 默克专利股份有限公司 混合物、纳米纤维和偏振光发射膜
US20180269353A1 (en) * 2014-07-25 2018-09-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Optical element and electronic device including the same
WO2016192995A1 (en) * 2015-05-30 2016-12-08 Universiteit Gent Method of manufacturing planarly-aligned nanorods assemblies which include liquid crystals
CN107203017A (zh) * 2017-07-06 2017-09-26 深圳市华星光电技术有限公司 纳米线栅偏光片的制作方法
CN107938175A (zh) * 2017-11-28 2018-04-20 北京理工大学 一种高取向柔性发光偏振复合纤维薄膜的制备方法及其用途

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘慧玲: "亚纳米级一维结构的构筑及性质研究", 《中国博士学位论文全文数据库工程科技一辑》 *
王训: "亚纳米尺度无机纳米晶合成及性质研究", 《中国化学会第30届学术年会-第三十六分会：纳米材料合成与组装》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113621387A (zh) * 2021-08-11 2021-11-09 清华大学 液晶复合偏光薄膜及其制备方法和应用
CN113637513A (zh) * 2021-08-11 2021-11-12 清华大学 无机亚纳米线在有机溶剂固化、运输及储存中的用途
CN113637513B (zh) * 2021-08-11 2022-04-22 清华大学 无机亚纳米线在有机溶剂固化、运输及储存中的用途

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