纳米纤维素的光电子性能及器件应用综述

纳米纤维素是一种近年来发展迅猛的具有胶体活性的材料,它具有携带可控电荷基团、化学活性高、光学活性高、质量轻、价格低及环境友好等特点,正在快速占领导电材料、显示器、传感器、晶体管、射频器件、发电机、发光二极管等光电子器件及关键材料领域的重要地位。目前,纳米纤维素在光电子材料器件的应用依然存在不少挑战,且纳米纤维素的光电子性能及其器件也未见报道。诸多科学问题和技术难点包括如何从纤维素出发赋予该种光电子新材料性能(胶体颗粒维度、化学基团、亲水性)、如何满足光电子器件结构加工对材料性能的要求、如何明确材料物理化学性质与器件制备的关联机制等需要总结和讨论。本文简单介绍了具有代表性的几种纳米纤维素的制备和特性,着重介绍了纳米纤维素的光电子特性,如光学透过性、光学干涉、散射、液晶手性特性等,列举和讨论了纳米纤维素在太阳能电池基板、智能响应反射涂层、光纤等领域的应用和存在的问题。本文有助于建立纳米纤维素关于制备、微观形貌特征、胶体颗粒尺度效应、关键物化特性和光电子器件性能之间的逻辑关系,可确定构建纳米纤维素相关的新器件结构的设计准则和理论根据,还可为纳米纤维素在乳液、薄膜、模板材料、储能器、电极、纸电子、传感器和致动器等方面的产业化应用提供必要的技术指导。

电子媒体使用对睡眠的影响、机制及其干预

电子媒体设备日益流行的同时,睡眠问题也日趋加重,主客观研究均发现电子媒体使用会对睡眠产生消极影响。背后的加工机制涉及睡眠置换、唤醒、屏幕光和电磁辐射。可以通过睡眠卫生教育、限制电子媒体使用、屏蔽屏幕蓝光等方式进行干预。未来研究需要从理论机制的整合、因果关系的确定、测量方式的客观化和标准化、使用情况细化和本土化研究方面做努力。

聚合物稳定液晶调光器件厚度对其电光性能的影响

通过采用紫外光聚合诱导相分离法制备聚合物稳定液晶调光器件,利用紫外可见分光光度计来研究器件的不同厚度对聚合物稳定液晶调光器件电光性能的影响.结果表明:随着器件厚度的增加,器件的关态透光率降低,阈值电压升高,饱和电压升高;当器件厚度为5μm时,聚合物稳定液晶智能调光器件的电光性能优良,未通电时,透光率高达97%,当施加40 V电压时,透光率低于10%;响应时间非常短,灵敏度非常高,从关态到开态响应时间仅仅需要0.025 s,从开态到关态响应时间需要0.060 s.这些优异性能使得基于聚合物稳定液晶的智能窗在室内光线智能管理领域有着巨大的应用潜力.

电润湿电子纸多级灰阶研究与设计

电润湿电子纸具有功耗低、广视角、响应速度快等优点.针对其存在的灰阶显示反射率低和显示不稳定的问题,提出一种基于脉冲宽度-振幅调制驱动波形设计方法和字符分解刷新方式的电润湿灰阶改进方案.首先基于脉冲宽度-振幅调制设计驱动波形,并利用字符分解刷新方式扫描显示屏,然后测试每一个电压值下显示屏的开口率,得到电润湿的迟滞特性曲线,最后根据韦伯定律结合迟滞特性曲线来划分灰阶.实验表明,该驱动方案得到了一个最大反射率70%、显示清晰的8级灰阶电润湿显示系统.

Teflon AF1600作为电润湿显示器件疏水绝缘层的可靠性研究

以800 nm厚的Teflon AF1600作为疏水绝缘层,对其电润湿分段显示器进行了初步的可靠性研究.测试样品被长时间施加正电压脉冲,观察到2种现象:(1)显微镜下像素中有黑色圈状;(2)关闭电压后,油墨不能完全铺展于像素内.结果表明,显示器在长时间工作过程中性能(反射率、对比度)发生衰减.部分绝缘层区域在回流过程中引入杂质,长期加电后介电层被击穿,造成黑色坏点的产生并扩大.实验过程中电荷进入介质层中屏蔽外界电场导致显示性能的衰减.对不同驱动波形对显示器可靠性能的影响进行了初步的探究.

咪唑类离子液体的亲疏水性对电润湿器件性能的影响

研究了离子液体(ILs)应用于电润湿显示器件的导电流体性能.选取极性较大的乙基咪唑作为离子液体的阳离子,改变阴离子的亲疏水性,对比研究了几种离子液体的温度窗口、黏度等物理性质,并重点研究了离子液体的亲疏水性对电润湿特性、油墨萃取、器件响应等方面的影响.同时,在1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体的阳离子上添加羟基基团,得到亲水性更强的离子液体.结果表明:亲水性强的离子液体在介电材料含氟聚合物表面的初始接触角比较大,对油墨中染料的萃取程度比疏水性离子液体弱,证明了电润湿器件更适合选取亲水性强的离子液体作为导电流体.最后,以1-乙基-3-甲基咪唑二腈胺盐离子液体作为导电流体制备的电润湿器件得到了较佳的电学和光学响应性能.

光聚合时间对液晶高分子红外反射器件光电性能的影响

基于聚合物稳定胆甾型液晶制备了红外反射器件.在外加电场的作用下,聚合物网络中附着的阳离子朝阴极运动,使得靠近阴极附近的网络被压缩,而靠近阳极附近的网络被拉伸,结果使整个胆甾相呈现一定的螺距梯度,从而导致反射带宽变宽.进一步在不同紫外光聚合时间条件下制备电控红外反射器件,光电性能呈现规律性的变化.文中主要根据红外反射器件的光聚合时间不同来探究其对液晶高分子红外反射器件光电性能的影响.

非开放式电润湿系统的电流体动力学仿真

针对以电润湿显示像素单元为代表的复杂非开放式油-水电润湿系统，通过仿真与实验结合的方法，对油-水两相微流体系的电流体动力学特性进行了研究．基于COMSOL仿真环境，提出了油-水两相流相场与静电场，建立了包括油-水动力黏度、界面张力、润湿性等重要参数的二维动力学仿真模型，并研究了该微流体系的光电响应特性．对比结果表明，通过层流两相流相场与静电场耦合方法成功模拟电润湿显示像素单元内的电流体动力学特性．油膜破裂响应时间与导电液体的动力黏度正相关，但对像素最终的开口率大小影响较小；油膜破裂响应时间与油-水界面张力正相关，且主导了油-水界面的运动速度．该模型对深入理解和预测非开放式电润湿系统的动力学性能、加速相关的研发进程有重要意义．

用于电响应红外反射窗的液晶聚合物薄膜特性研究

提出了一种红外反射器件,通过载体液晶在电场下的转向控制胆甾型液晶聚合物粒子在器件中的排布方向,实现红外反射与透射之间切换.其中,胆甾型液晶聚合物粒子是实现红外反射关键.介绍了胆甾型液晶聚合物薄膜的制备方法,并采用超声波破碎的方法制备液晶粒子.研究了液晶混合物中不同比例的交联剂液晶1对液晶聚合物薄膜脆性和反射波段的影响,发现当液晶1占100%时,液晶聚合物薄膜的脆性最大,且其清亮点最高,并且薄膜的反射波段随着液晶1比例的增加而向短波方向偏移.同时,研究了薄膜厚度对液晶聚合物粒子的影响,发现液晶薄膜厚度越小,制备的液晶聚合物粒子越小且越均匀,其制成的器件电驱动性更好.该研究有利于帮助电响应红外反射窗的性能优化.

微流控法制备可用于电泳显示微胶囊的微液珠研究

基于微流控技术,提出一种制备电泳显示液微胶囊的新方法,解决了传统电泳微胶囊制备方法中颗粒粒径不均匀、影响显示器件的显示性能及其驱动波形设计等问题.使用2种玻璃汇聚流通道(小型和大型),外相溶液为1.5%明胶阿拉伯胶混合溶液,内相为四氯乙烯溶液.当小型通道和大型通道外相溶液流速与内相溶液体积流速比分别为2∶1和10∶6时,可得到液滴平均直径分别为47μm和315μm的均匀的微液珠.同时,通过调节内外相流速可以精确控制微胶囊粒径大小.与传统机械搅拌法制备的微液珠(52±18.81μm)相比,微流控法制备的微液珠(45±0.28μm)粒径分布得到了很大改善.该方法为电泳显示器显示效果的改善提供了可行方法.

具备电容触控界面的智能照明控制器设计

针对现有智能照明系统人机界面可操作性差的问题,提出一种具备触控人机界面的智能照明控制器设计方案。智能照明控制器通过WiFi模块连接物联网云平台,可以实现手机端APP远程控制,调光调色,开关定时;同时,控制器上设计了独立的电容触控调光调色电路,可以脱离手机,现场手动触控调光调色,场景切换。文中以灯带作为照明光源,详细说明了远程控制与触控操作的驱动逻辑,实现远程智能管理和实时现场触控的有机结合。结果表明,智能照明控制器人机界面友好,显著改善了智能照明产品的实际体验。

基于改进等效电容模型的数字微流控液滴定位反馈系统

基于介电润湿(EWOD)效应的数字微流控技术是近十年来出现的一种能够在平面上操控体积为微升、纳升级别液滴的新技术。为了满足对数字微流控中液滴精准驱动与控制的迫切需求,结合现有的液滴定位方法的研究,设计了改进的等效电容模型,该模型方法在无输入参数下实现多液滴的定位。基于该液滴定位模型,提出了驱动参数的反馈优先级调整策略,最终实现了一套具备驱动、定位及反馈一体的数字微流控控制系统。实验结果表明提出的方案有利于提高微液滴的连续输运的成功率,在同样的芯片参数结构下,成功率提高了接近40%,对数字微流控系统进一步的应用研究具有一定指导意义。

功能绝缘材料加工工艺对电润湿显示器性能的影响

以通过蒸汽溶解法(Vapor redissolve method)代替高温回流法来恢复氟树脂层的疏水性能,使用氟碳溶剂(HFE7100)蒸汽溶解氟树脂层粗糙表面使其形成溶胶状态,加热蒸发溶剂后使表面恢复疏水性质.对溶解法溶解时间、干燥温度和干燥时间等条件进行了探究,对比了高温回流法和蒸汽溶解法对电润湿显示器产生的物理和光电的影响.蒸汽溶解法在不影响电润湿显示器其他功能的前提下,可以替代高温回流方法恢复氟树脂层的疏水功能并且工艺更简单.

电润湿显示材料与器件技术研究进展

新型显示是电子信息产业的重要基石之一,是为数不多的万亿元产业。其中,反射式显示,又被称为电子纸显示,无背光源,利用环境光阅读,拥有类似“传统纸张”的观阅体验,有望成为主流显示技术之一。电润湿显示技术作为一种新型的反射式显示技术,在具有电泳电子纸显示产品低能耗、视觉健康、可柔性等优点的同时,突破了“彩色”和“视频”两项当前束缚电子纸显示应用的技术瓶颈,在最近几十年得到了高速发展。本文对电润湿显示技术最新研究进展,包括关键材料、器件制备、填充与封装工艺、彩色化等进行系统的介绍。

电润湿显示器件的电场动态响应特性对其性能的影响

选用基于Teflon AF1600为绝缘层的电润湿显示器件,研究了电润湿显示器件的电场动态响应特性对其显示性能的影响,并分析了缺陷产生的机理.结果表明,区域像素电容值显著低于理想电容值的显示器件损坏率高,且开口率较低;区域像素电容值显著高于理想电容值的显示器件阈值电压较高,同时开口率也不理想;区域像素电容值接近于理想电容值的显示器件的显示性能普遍良好.而器件的损耗因数过大降低了像素电容的参考准确性.拆件分析也发现,区域像素电容值低的器件制备过程中引入的Na+,使得溶液电导通性发生改变,致使器件耐压下降;区域像素电容值高的器件,其绝缘层边缘过薄甚至部分无覆盖,致使其灵敏度降低,阈值电压升高.

关于电润湿显示器灰阶形成方法的研究

电润湿显示为类纸显示市场注入了新的活力,其响应速度快,能够播放视频,扩展了类纸显示技术的应用领域。为进一步改进电子纸驱动波形技术以及相关系统的集成,本文主要对电润湿显示器的灰阶形成方法进行研究分析,改善驱动波形的形态,进而缩短驱动时间。

含氟高分子涂料的合成及电润湿性能研究进展

含氟高分子涂料具有优异的物化特性,被广泛应用于微电子、电子信息显示和各种光学器件等产业领域。特别的是,含氟高分子膜具有不黏附性、耐化学腐蚀性、极强的稳定性等性能,这些特性使其可用作疏水层并应用在新一代电润湿电子纸显示领域。电润湿作用是通过改变液滴与含氟疏水层之间电压来改变液滴在基板上的润湿性,使液滴发生形变、位移,是一种新的显示驱动机制。电润湿显示器件的性能和寿命与含氟高分子涂层介电性能直接相关。含氟高分子溶液或涂层存在溶剂选择范围小、玻璃化转化温度高、介电常数低、容易击穿等限制,这阻碍了电润湿显示器件的发展。这些在此之前还未见评价和综述。鉴于未来电子材料将向多品种、高质量发展,含氟高分子是能满足这一要求的功能材料,让研究者充分了解含氟高分子涂料的特征、合成、介电润湿性能,以及电润湿显示器件对相关材料的性能的要求,显得尤其重要。本文详细论述了近年来含氟高分子疏水材料的结构特点、性能及合成方法,综述了当前含氟高分子电润湿显示的研究进展,详细探讨了含氟高分子膜的关键物化性质包括介电常数、击穿电压、漏电流、润湿性能等及其对介电润湿性能的影响机制,总结了含氟聚合物材料的应用瓶颈和含氟聚合物涂料在电润湿显示器件上的应用现状,对含氟高分子今后的研究方向做了简单的展望。

新型电润湿显示油墨材料分散剂的制备及应用

采用氨基蒽醌与聚异丁马来酸酐进行缩合反应,制备了2种以氨基蒽醌为锚固基团、以聚异丁烯为助溶基团的电润湿显示非极性油墨材料的分散剂.该类新型分散剂的锚固基团为蒽醌环,与蒽醌类有机颜料的结构高度相似,因此该锚固基团与分散颜料之间具有良好的吸附作用;同时,拥有22个碳原子的聚异丁烯长链基团在电润湿油墨介质中具有超高的溶解性,其较大的分子量提供的空间立体保护作用提高了分散油墨体系的溶解度和稳定性.以分散红-FB为着色剂,调节分散剂和分散红-FB的质量比(1∶1、1∶2、1∶3),通过机械研磨法,得到吸光度增强的电润湿显示分散油墨材料.该分散型油墨材料的平均粒径达267 nm.器件应用测试结果表明:该分散型油墨材料具有良好的器件响应性能.

高疏水性纳米彩色颗粒的制备及在电润湿显示中的应用

采用具有高疏水性的纳米彩色颗粒作为显示材料的潜力也越来越突出,通过以有机或无机粒子为染色载体,对有机或无机粒子进行表面功能化疏水改性,实现高稳定疏水的电润湿油墨,相较于传统的可溶性有机染料,其具有极高的耐光稳定性和颜色可调性,是电润湿显示技术产业化过程中不可忽视的一个技术方向。本文简要综述了高疏水性纳米彩色颗粒的制备工艺、表征方法,讨论了高疏水纳米颗粒用作电润湿显示油墨材料所面临的问题,分析了相应的改进措施。

非简并双光子吸收及其应用研究进展

非简并双光子吸收是两个能量不同的光子同时被介质吸收,产生一次电子从基态经过一个中间虚态向激发态跃迁的非线性光学效应.非简并双光子吸收与简并双光子吸收相比,由于中间态共振效应,吸收系数得到了几十倍甚至几百倍的增大,因此在多个非线性光学应用中具有极大的潜力.本文首先介绍双光子吸收的基本原理,解释了非简并双光子吸收的增强机制;然后详细介绍双光子吸收的基本测量方法;接着综述三维半导体材料、有机荧光分子、二维材料与量子点的非简并双光子吸收相关研究;最后重点总结了其在红外探测与成像、双光子荧光显微成像、全光开关与光调制等领域的应用进展,并对领域领域的未来发展进行了展望.