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  鈣鈦礦材料由于其在光電器件應(yīng)用方面的出色表現(xiàn)而聞名，近期隨著柔性可拉伸器件的發(fā)展，鈣鈦礦在柔性器件上的應(yīng)用也受到關(guān)注。制約鈣鈦礦在柔性器件上發(fā)展的主要因素是鈣鈦礦材料在實(shí)際應(yīng)用的不穩(wěn)定性以及鈣鈦礦與可拉伸介質(zhì)之間的相容性問題。

  從提高鈣鈦礦材料穩(wěn)定性以及工業(yè)化生產(chǎn)的角度出發(fā)，加州大學(xué)洛杉磯分校的賀曦敏教授團(tuán)隊(duì)通過將鈣鈦礦與凝膠體系相結(jié)合，發(fā)明了一種制備極高穩(wěn)定性，拉伸性能可控的均質(zhì)鈣鈦礦凝膠材料的方法。該方法將利用鈣鈦礦在不同溶劑中的溶解度以及凝膠在不同溶劑中溶脹率的差異實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦納米顆粒在凝膠體系中的均質(zhì)生成。同時(shí)該方法還具有高效節(jié)能的特點(diǎn)：整體過程在室溫下完成，所需的外部能源僅有紫外光。在丙烯酸酯凝膠的保護(hù)下，鈣鈦礦的光致發(fā)光性能在水相環(huán)境中穩(wěn)定持續(xù)110天以上，甚至在60攝氏度熱水以及pH=2的強(qiáng)酸性條件下也能維持穩(wěn)定長(zhǎng)達(dá)數(shù)天。

圖1. 鈣鈦礦凝膠的合成步驟以及相關(guān)性能展示

  由于這種方法適用于多種丙烯酸酯單體，通過改變單體種類，該材料的楊氏模量最高可達(dá)110Mpa，斷裂伸長(zhǎng)率最高可以超過800%，同時(shí)在一定拉升范圍內(nèi)具有極佳的恢復(fù)性能和可重復(fù)性，用于應(yīng)對(duì)不同力學(xué)性能以及拉伸條件的需求。

  在高效快捷的鈣鈦礦凝膠制備方法基礎(chǔ)上，利用凝膠可以通過紫外光聚的性能，文章還展示了通過3D打印技術(shù)打印任意二維的圖案以及三維的結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦材料。

圖二. 多種丙烯酸酯單體成鈣鈦礦凝膠后的力學(xué)性能與光學(xué)性能

  以上成果分別發(fā)表在Advanced materials上。論文共同第一作者為加州大學(xué)洛杉磯分校研究生張禹誠(chéng)和趙昱森，通訊作者為賀曦敏教授。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201902928