清华大学王朝教授团队 AFM: 稳定、自愈、可拉伸的介电聚合物 →用于水下电致发光器件

图1. 介电聚合物的设计与性质

首先设计了新型介电聚合物。其中刚性的pTFEMA部分提供机械强度，柔软的pHFBA部分增强韧性。PFPEMA的引入同时提高了介质层的κ、疏水性和粘附性。材料的透光度介于98-100%之间，介电常数介于5.6-10.7。作者同时利用双阳离子离子液体与氟橡胶混合获得了离子导体。通过五层器件结构的设计，作者将与高压连接的电极与水环境分隔开，从而可以避免在水下工作时器件发生短路。

图2. ACEL器件性能

与用PDMS做介电层的器件相比，在电场强度为1.5 V μm ^-1 的情况下，器件亮度可以达到18.22 cd m ^-2 。通过改变器件受到的电场和发光层厚度，器件最大的发光亮度可以达到1858.93 cd m ^-2 。

图3. 自修复性能

由于材料中具有丰富的偶极-偶极作用，材料可以在发生损伤后可以在空气中与溶液环境中进行自修复。除了力学性能的恢复以外，器件的光学性能也可以恢复至初始状态。器件在经历小损伤，例如划痕，或者大损伤（切除再拼接）后，通过自我修复依然可以在水下正常工作。

图4. 稳定性测试

随后，对材料和器件的水稳定性进行了测试。发现材料的力学性能在各种溶液环境中浸泡一月后仍能维持稳定。器件经过浸泡后，发光强度与初始强度相比没有明显衰减。通过与以水凝胶做电极的器件相比，该器件在经过浸泡后，电极依然可以稳定粘附在发光层表面，从而提高器件的水稳定性。

图6. 水下探测

最后，通过将该器件与光传感器连接，获得了可以在水下进行探测的装置。例如，将该装置放置在机器人表面，在靠近障碍物时，由于障碍物的反光，会使光传感器的光强增加，从而提前预知危险，进行转向。这种新型稳定的ACEL装置在水下照明和探测方面具有巨大的应用潜力。

原文链接

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202402453

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