【摘 要】
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ZnS:Mn2+基复合弹性材料受力可表现出优异的力致发光性能,在照明显示、可穿戴织物和智能电子皮肤等领域展现出了广阔的应用前景。优化其力致发光性能一直是研究者们关注的热点问题。然而,目前的研究主要集中在优化ZnS:Mn2+粉末本征的力致发光性能方面,忽略了其与弹性基体之间的界面作用对力致发光的影响。本论文从基体材料和粉体材料两个方面对ZnS:Mn2+基复合弹性材料的界面作用进行调控,探究其对复合材
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（no.81970976,no.51805519和no.51402139）； 甘肃省自然科学杰出青年基金项目（no.20JR5RA572）；
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ZnS:Mn2+基复合弹性材料受力可表现出优异的力致发光性能,在照明显示、可穿戴织物和智能电子皮肤等领域展现出了广阔的应用前景。优化其力致发光性能一直是研究者们关注的热点问题。然而,目前的研究主要集中在优化ZnS:Mn2+粉末本征的力致发光性能方面,忽略了其与弹性基体之间的界面作用对力致发光的影响。本论文从基体材料和粉体材料两个方面对ZnS:Mn2+基复合弹性材料的界面作用进行调控,探究其对复合材料力致发光性能的影响。既拓展了ZnS:Mn2+的应用范围,又为提高材料力致发光性能给予了新的视角。具体的研究内容如下:1.通过高温固相法制备ZnS:Mn2+粉末,利用基体效应对界面相互作用进行设计。基于聚氨酯（PU）的弹性、高透明、内部多极性基团且易与过渡金属结合的特点,将与ZnS:Mn2+复合的常用弹性基体PDMS拓展为PU。通过扫描电镜、力学性能表征和红外光谱测试确定ZnS:Mn2+粉末和PU基体之间存在界面作用,接着对ZnS:Mn2+/PU复合弹性材料进行力致发光和热释光曲线的表征,研究界面相互作用对其力致发光性能和机理的影响。结果表明,ZnS:Mn2+/PU复合弹性材料的力致发光强度较ZnS:Mn2+/PDMS提高了40%左右,并且具备良好的拉伸循环稳定性。2.基于ZnS:Mn2+/PDMS复合弹性材料的高弹性、耐用性以及广泛的应用性,优化其力致发光性能意义重大。此部分工作从粉末尺寸和表面修饰角度对ZnS:Mn2+/PDMS复合弹性材料的界面作用进行设计优化。利用水热-热处理法,控制Mn2+的掺杂方式、热处理温度、热处理时间以及Mn2+掺杂浓度变量,得到小粒径均匀形貌且具备力致发光性能的ZnS:Mn2+粉末,并且进行结构、形貌、光致发光和力致发光表征,获得最佳样品。然后通过红外光谱和接触角测试验证油酸（OA）成功修饰在ZnS:Mn2+粉末表面,改善其与基体之间的界面作用。利用扫描电镜、力学性能测试和力致发光测试,进一步研究该作用对ZnS:Mn2+@OA/PDMS复合弹性材料力致发光性能的影响。结果说明,在具备力致发光性能的前提下,此类复合弹性材料中粉末的分散性较商用粉ZnS:Mn2+/PDMS有了明显改善,有效提高了发光显示分辨率,同时其柔韧性和可变形程度也有所增加。
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