CN111710701B - 一种多重刺激响应的柔性有机发光显示屏 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多重刺激响应的柔性有机发光显示屏。其特征在于：显示屏具有三明治式的三层结构，中间一层是有机发光电子器件材料，其外侧粘涂两层：其中一层是利用低共熔溶剂处理餐厨生物质垃圾制备的透明的纳米纤维素膜层，另外一层是网格状的还原氧化石墨烯层。此柔性有机发光显示屏具有多次刺激响应的功能，如在电响应、近红外光响应、温度响应、湿度响应等其中一种或多种外界刺激下具有自动弯曲变形的行为。并可以实现通过控制刺激的强度来调控响应性形变的程度和速度。本有机发光显示屏具有较好柔性、可反复折叠、可多次变形后恢复正常、稳定性好，预期其在智能穿戴、智能显示、智能开关等领域具有广阔的应用前景。

Description

一种多重刺激响应的柔性有机发光显示屏
技术领域
本发明属于功能材料技术领域，特别涉及一种多重刺激响应的柔性有机发光显示屏。
背景技术
目前，柔性电子显示器成为了实现智能穿戴的关键环节，开发利用柔性可折叠具有多重刺激响应的有机发光显示屏是研究的热点。
纳米纤维素作为源自自然界来源丰富的可再生天然高分子材料，不仅具备纤维素的基本性质，还拥有纳米材料的一些特殊性能，有着巨大的发展潜力。目前，以纳米纤维素为基本单元成功制备了多种性能优异的结构和功能材料，极大提高了纤维素的附加值和利用效率。
纤维素纳米薄膜也可简称为纳米纸，由纳米纤维素通过真空过滤、喷涂和空气干燥等方法制备。纳米纸不仅拥优异的力学性能、光学性能和热性能，同时还具有来源丰富、可再生的优点，是一种极具前景的柔性、透明膜材料。纤维素纳米纸具有热稳定性高，热膨胀系数低和可再生可生物降解等优良特性，在新一代柔性电子器件材料上表现出很好的多功能性和应用价值。纳米纸具有优良特性能受到了人们的广泛关注，而纳米纤维素自组装形成的纳米纸也在电子器件、有机发光显示屏等柔性、可穿戴智能电子领域方面展示出了很大的应用前景。
目前有机发光显示屏多是以玻璃衬底为主的硬屏或其他以柔性塑料基或纤维素基为主的柔性屏。但开发工艺过程绿色、原料绿色，成本低廉的具有多重刺激响应的，发生形变可恢复的柔性有机发光显示屏仍是研究的难点和热点。
因此，为了解决以上问题，本发明提供了一种多重刺激响应的柔性有机发光显示屏。其特征在于：显示屏具有三明治式的三层结构，中间一层是有机发光电子器件材料，其外侧粘涂两层：其中一层是利用低共熔溶剂处理餐厨生物质垃圾制备的透明的纳米纤维素膜层，另外一层是网格状的还原氧化石墨烯层。此柔性有机发光显示屏具有多重刺激响应的功能，如在电响应、近红外光响应、温度响应、湿度响应等其中一种或多种外界刺激下具有自动弯曲变形的行为。并可以实现通过控制刺激的强度来调控响应性形变的程度和速度。本有机发光显示屏具有较好柔性、可反复折叠、可多次变形后恢复正常、稳定性好，预期其在智能穿戴、智能显示、智能开关等领域具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多重刺激响应的柔性有机发光显示屏。
本发明采用的技术方案包括一种多重刺激响应的柔性有机发光显示屏制备方法，其具体特征为：以餐厨生物质垃圾，比如土豆皮、苹果皮、甘蔗渣、莴苣叶等为原料，通过基于氯化胆碱的二元或者三元低共熔溶剂处理并随后高压均质化处理，获得纳米纤维素。获得的纳米纤维素的具有良好的尺寸分布，尺度上较为均一。然后采用真空抽滤装置将纳米纤维素分散液抽滤并干燥从而制备透明的纳米纤维素膜。将此透明膜涂覆在有机发光材料层的外侧。然后，在有机发光材料层的另外一侧，粘涂上具有导电功能的网格状的还原氧化石墨烯层。由于还原氧化石墨烯层和纳米纤维素层对水的敏感程度不同，通过两层材料吸收水和释放水的速度和难易程度不同可实现显示屏在各种刺激下发生形变。该显示屏对光刺激、电刺激、湿度刺激、温度刺激等具有快速响应性，通过控制刺激强度，可控制形变程度；同时可实现在刺激移除后能够恢复原状。还原氧化石墨烯具有可导电性能，导电后由于焦耳热效应产热，热量传递给纳米纤维素膜层，两层受热后性质不同，使得显示屏发生形变。近红外光照射下，外侧两层的光热效应性质不同，使得显示屏产生形变。此三明治式的显示屏具有良好的柔性，可被折叠成各种形状不破碎；在反复各种形状的折叠展开多次后保持了外观和性能完好。
本发明提供了一种利用廉价绿色溶剂、来源丰富的餐厨生物质垃圾及容易获得的还原氧化石墨烯，通过简单的三明治式结构方式制备可实现多重刺激响应的柔性有机发光显示屏的新策略，具有很好的经济效益及环境效益。
本发明的优点是：
1、本发明充分利用“餐厨生物质垃圾”来制备的透明的纳米纤维素膜层，原料来源丰富，成本低廉，实现了餐厨生物质垃圾的高附加值利用，降低了显示屏总成本。
2、本发明是采用“低共熔溶剂”来处理餐厨生物质垃圾从而制备纳米纤维素膜层。低共熔溶剂是绿色、环保、低廉、可回用的纳米纤维素制备试剂，此试剂的使用减少了在柔性有机发光显示屏制备过程中不绿色、不环保、不低廉、不可回用的试剂的使用，降低了显示屏总成本。
3、还原氧化石墨烯采用网格状粘涂在外侧，并不是全部覆盖，网格状用量少，降低了显示器总成本。
4、本发明采用的是三明治式结构实现显示屏的多响应刺激。通过在有机发光材料层的外侧，分别粘涂纳米纤维素膜层和网格状还原氧化石墨烯层，利用两层性质的不同，实现显示屏对多重刺激的响应。本发明用简单的方法实现了有机发光显示屏对电、温度、湿度、近红外光等多重刺激的响应发生形变，刺激消失后形变可恢复。
附图说明
图1为三明治式显示屏结构
图2为纳米纤维素SEM图
图3为还原氧化石墨烯层的SEM图
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的说明，但本发明并不限于此。
实施例1
以土豆皮为原料，通过基于氯化胆碱的二元低共熔溶剂处理并随后高压均质化处理，提取纳米纤维素。该纳米纤维素的宽度平均值为12nm，尺度上较为均一。随后采用真空抽滤装置将纳米纤维素分散液抽滤并干燥从而成功制备了透明的纳米纤维素膜。将此透明膜粘涂在有机发光材料层的外侧。然后，在有机发光材料层的另外一侧，粘涂上网格状具有导电功能的还原氧化石墨烯层。此三明治式的显示屏具有良好的柔性，可被折叠成各种形状不破碎；在反复各种形状的折叠展开2200次后保持了外观和性能完好。该显示屏的最大亮度为63567cd/m2。在1000cd/m2的亮度下，其电流效率达到43.2cd/A。该显示屏对光刺激、电刺激、湿度刺激、温度刺激等具有快速响应性，发生形变，在刺激移除后能够恢复原状。
实施例2
以莴苣叶为原料，通过基于氯化胆碱的三元低共熔溶剂处理并随后高压均质化处理，提取纳米纤维素。该纳米纤维素的宽度平均值为10.6nm，尺度上较为均一。随后采用真空抽滤装置将纳米纤维素分散液抽滤并干燥从而制备透明的纳米纤维素膜。将此透明膜粘涂在有机发光材料层的外侧。然后，在有机发光材料层的另外一侧，粘涂上网格状具有导电功能的还原氧化石墨烯层。此三明治式的显示屏具有良好的柔性，可被折叠成各种形状不破碎；在反复各种形状的折叠展开2500次后保持了外观和性能完好。该显示屏的最大亮度为73261cd/m2。在800cd/m2的亮度下，其电流效率达到50.1cd/A。该显示屏对光刺激、电刺激、湿度刺激、温度刺激等具有快速响应性，发生形变，在刺激移除后能够恢复原状。
以上所述仅为本发明的较佳实施举例，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (5)

1.一种多重刺激响应的柔性有机发光显示屏；其特征在于：显示屏具有三明治式的三层结构，中间一层是有机发光电子器件材料，其外侧粘涂两层，其中一层是利用低共熔溶剂处理餐厨生物质垃圾制备的透明的纳米纤维素膜层，另外一层是网格状的还原氧化石墨烯层；根据两层性质的不同，此柔性有机发光显示屏具有多重刺激响应的功能，在电响应、近红外光响应、温度响应、湿度响应的其中一种或多种外界刺激下具有自动弯曲变形的行为；并可以实现通过控制刺激的强度来调控响应性形变的程度和速度。
2.如权利要求1所述的显示屏，其特征在于，所述低共熔溶剂为基于氯化胆碱的二元或三元低共熔溶剂。
3.如权利要求1所述的显示屏，其特征在于，所述餐厨生物质垃圾为餐厨涉及到的木质纤维素类生物质残余。
4.如权利要求1所述的显示屏，其特征在于，所述三明治式的三层结构是有机发光材料为一层、纳米纤维素膜为一层、网格状的还原氧化石墨烯为一层。
5.如权利要求1所述的显示屏，其特征在于，所述网格状是指没有完全覆盖的但是连续的状态；为w形、井字形、米字形、S形、H形、U形中的一种或几种。
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