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實(shí)驗名稱(chēng)：電致發(fā)光纖維的發(fā)光特性研究實(shí)驗 研究方向：隨著(zhù)柔性電子產(chǎn)品、智能傳感器、智能穿戴等領(lǐng)域的興起，柔性電致發(fā)光器件得到了蓬勃的發(fā)展。柔性電致發(fā)光纖維以其便攜性、柔軟性及可編織性，為可視化傳感領(lǐng)域帶來(lái)了巨大的發(fā)展潛力。但受限于其大多為雙電極結構，制備工藝復雜，使其在成本、器件均勻性、靈敏性及柔軟性方面仍存在不足。單電極電致發(fā)光纖維由導電層、介質(zhì)層和發(fā)光層構成，發(fā)光波長(cháng)為456nm，具有良好的力學(xué)性能、發(fā)光性能及柔軟性。單電極電致發(fā)光纖維可應用于溶液的可視化傳感，其發(fā)光強度對于化鈉濃度的識別度可達到0.001%（質(zhì)量分數），具有出色的靈敏度，在汗液檢測及生物等方面具有重要意義。發(fā)光纖維可進(jìn)一步編織成發(fā)光織物，其透氣性及力學(xué)方面均與普通的商用面料相媲美，并可實(shí)現不同濃度氯化鈉的可視化傳感。在可穿戴設備領(lǐng)域，無(wú)線(xiàn)驅動(dòng)的單電極電致發(fā)光纖維具有實(shí)現視覺(jué)顯示和通信功能的巨大潛力。當前可穿戴傳感器形態(tài)主要有薄膜和纖維兩種，相比于柔性電子領(lǐng)域常用的薄膜器件，纖維電子器件展現了更高的柔韌性、透氣性，在織物發(fā)生形變時(shí)能釋放應力防止局部應力集中，因而具有更長(cháng)的使用壽命和優(yōu)越的服役性能。在液體傳感監測方面，纖維電子器件能夠與液體表面實(shí)現360°全面接觸，展現出更優(yōu)異的監測性能。 實(shí)驗目的：驗證不同頻率和電場(chǎng)下材料的發(fā)光特性 測試設備：信號發(fā)生器、電壓放大器、示波器、透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、光譜儀等。 實(shí)驗過(guò)程：信號發(fā)生器產(chǎn)生激勵信號經(jīng)過(guò)ATA-214高壓放大器放大施加致發(fā)光材料的電極兩端，材料內部會(huì )形成一個(gè)電場(chǎng)，再通過(guò)信號發(fā)生器改變交流信號的頻率，放大器改變電場(chǎng)的大小，研究不同電壓和頻率下的材料的發(fā)光特性。當在材料的兩個(gè)電極之間施加電壓時(shí)，會(huì )在材料內部形成一個(gè)電場(chǎng)。這個(gè)電場(chǎng)會(huì )激發(fā)材料中的電子，使其獲得足夠的能量。在電場(chǎng)的作用下，材料中的載流子（包括電子和空穴）會(huì )發(fā)生遷移。電子從負極（N型半導體）向正極（P型半導體）遷移，而空穴則反向遷移。當電子和空穴在材料的某個(gè)區域相遇并復合時(shí)，會(huì )釋放出能量。釋放出的能量以光子的形式發(fā)出，形成可見(jiàn)光。這個(gè)過(guò)程中，電子在能級間的躍遷、變化、復合是導致發(fā)光的關(guān)鍵。 實(shí)驗結果：如圖1.1（d）所示，在2000ms內其發(fā)光功率密度僅相差0.5nW/cm2。如圖1.1（e）所示，從發(fā)光纖維在不同電壓下測量的光譜可看出其發(fā)光波長(cháng)為456nm。圖1.1（f）為發(fā)光纖維的發(fā)光色度圖，發(fā)出藍色的光。纖維在空氣中不同電壓下測得的發(fā)光功率如圖1.1（g）。如圖1.1（d）所示，在2000ms內其發(fā)光功率密度僅相差0.5nW/cm2。如圖1.1（e）所示，從發(fā)光纖維在不同電壓下測量的光譜可看出其發(fā)光波長(cháng)為456nm。圖1.1（f）為發(fā)光纖維的發(fā)光色度圖，發(fā)出藍色的光。纖維在空氣中不同電壓下測得的發(fā)光功率如圖1.1（g） 圖1.1單電極電致發(fā)光纖維的發(fā)光性能測試。（a）纖維在水中的發(fā)光圖；（b）纖維在水中的發(fā)光放大圖；（c）纖維彎折的發(fā)光圖；（d）纖維彎折60°和120°下的發(fā)光功率密度；（e）不同電壓下的發(fā)光光譜；（f）色度圖；（g）不同電壓下發(fā)光圖；（h）不同頻率下發(fā)光圖；（i）不同角度測得的發(fā)光強度 圖1.2不同濃度鹽溶液發(fā)光實(shí)物圖 Na+和Cl−是汗液中含量最多的離子。單電極電致發(fā)光纖維可檢測的氯化鈉濃度范圍為0.17～5.128mmol/L（質(zhì)量分數0.001%～0.03%），而人的汗液中Na+和Cl−的濃度范圍為1～10mmol/L。據報道，當女性氯化鈉濃度大于4mmol/L時(shí)，她們的后代患囊性纖維化的風(fēng)險顯著(zhù)增加。然而，傳統的汗液測試結果是以電信號的方式輸出的，電信號需要進(jìn)一步地轉換為數字或曲線(xiàn)來(lái)供人們讀取，無(wú)法實(shí)現直接可視化的檢測。由于離子濃度越高，離子在交變電場(chǎng)下發(fā)生偏轉所需要的能量越多，所以導致施加在發(fā)光材料上面的電場(chǎng)強度會(huì )降低，最后導致發(fā)光強度變弱，導致發(fā)光纖維的發(fā)光強度隨濃度的變化而改變。 電壓放大器推薦：ATA-214高壓放大器 圖：ATA-214高壓放大器指標參數 本資料由Aigtek安泰電子整理發(fā)布，更多案例及產(chǎn)品詳情請持續關(guān)注我們。西安安泰電子Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線(xiàn)，且具有相當規模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。電壓放大器https://www.aigtek.com/products/bk-dyfdq.html |
