防伪新技术:科学家研发出基于纳米技术的水性发光油墨

May 2021


就成本,便利性,可持续性和环境友好性而言,水性聚合物是有利的。由于卤化钙钛矿(LHP)纳米晶体在水的存在下会快速降解,因此将LHP纳米晶体封装在水性聚合物中具有挑战性。在这项工作中,发光的MAPbBr3 @ PbBrOH)纳米晶体是通过在2-甲基咪唑(2-MIM)和油胺(OAm)的存在下通过水磨过程合成的。2-MIM触发了PbBrOH)基质的形成,而OAm充当了尺寸控制配体,可将MAPbBr3 @ PbBrOH)颗粒的尺寸控制在纳米范围内。


通过将MAPbBr3 @ PbBrOH)纳米晶体与水性聚合物(包括聚(乙烯基吡咯烷酮),聚(乙酸乙烯酯)和丙烯酸酯树脂)共混,成功制备了高度稳定的水性发光油墨。由于聚合物基体和PbBrOH)对LHP量子点(QDs)的双重保护,发光膜在热和光照射下对环境表现出出色的稳定性。墨水可以用作荧光体,以制造下转换的绿色和白色发光二极管(LED)。通过配方调整来制备适用于丝网印刷的水性防伪油墨,以达到防伪目的。可以将防伪发光图案丝网印刷在纸,布和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)上,通过切换紫外线照射可以准确方便地实现信息的加密和解密。


 

a.MAPbBr3@PbBr(OH)复合材料合成过程的反应方程及示意图

b.MAPbMAPb-NanoPXRD模式,插图显示了放大的模式

c.MAPbSEM图像

d.MAPb-NanoSEM图像

e.MAPb-NanoTEM和扫描透射电子显微镜(STEM)图像,以及能量色散X射线光谱(EDS)元素映射

f.荧光MAPb-NanoHRTEM图像

 

 

a.MAPbBr3@PbBr(OH)复合材料的荧光光谱(实线)和紫外−可见吸收(虚线),插图显示环境光和紫外光下溶液的相应照片

b.MAPbbr3@PbBr(OH)复合材料的时间分辨光致发光衰变曲线

 

 

a.在不同量的2-MIM存在的情况下,MAPbBr3@PbBr(OH)PL光谱

b.PbBr2MABr在不同反应条件下的反应产物的PXRD模式

c.在存在不同量的2-MIM时,PbBr2的反应产物的PXRD模式

 

 

a.2-MIMPbBrOH),MAPb-NanoMAPbTGA曲线

b.PbBrOH),MAPb-NanoMAPbTGA曲线放大图

c.MAPbMAPb-NanoPbBrOH)的FTIR光谱

 

 

a.封装在各种水性聚合物中的MAPb-NanoPL光谱

插图显示了在室温下储存一个月后的紫外线下发光油墨的照片,从左到右分别为PVPPVASDAR(自干的丙烯酸树脂)和ASAR(碱溶性丙烯酸树脂)的油墨

b.用发光油墨制备的层压薄膜的照片

c.SDAR墨水浸入不同溶剂中制备的样品照片

d.SDAR墨水浸入不同溶剂中制备的薄膜的不同时间的PL强度

e.60°C固化后用SDAR油墨制备的薄膜的PL光谱和PL强度与时间的对比

f.紫外线照射后,用SDAR墨水制备的薄膜的PL光谱以及PL强度与时间的关系

 

 

a.150 mWUV芯片上GLED(绿色发光器件)的EL发射与时间演变的关系。插图显示了GLED的示意图

b.GLED的电流-亮度(I-L)特性。插图是由不同电流驱动的器件的相应照片

c.WLED3 V电压和50 mA电流下的EL发射光谱。插图显示了WLED(白色发光二极管)的示意图

d.WLED的电流−亮度(IL)的特性。插图显示了由不同电流驱动的器件的相应照片

 

 

a.丝网印刷发光水性防伪油墨的工艺示意图。采用绿色发光防伪油墨(比例条:25mm)加密和解密信息

b.打印在商业纸上以及120天后储存在周围环境中的荧光ECNU标志的照片

c.印在商业布上,以及经过五次水浸/干燥循环后的荧光五角星的照片

d.打印在PET和荧光狮子弯曲500个周期后的照片

 

 

通过印刷在纸、布和PET上的优化的三色发光防伪油墨对信息进行加密和解密

a.海豚的图案

b.花卉图案(比例条:25mm

 

总之,在2-MIMOAm的存在下,通过研磨过程合成了PLQYs高达75%的MAPbBr3@PbBrOH)纳米晶体。单独的OAm不能引发PbBrOH)基质的形成,而它可以有效地将粒径控制在纳米范围内。通过将MAPbBr3@PbBrOH)纳米晶体与水性聚合物共混,成功制备了高度稳定的水性发光油墨。层压膜表现出优异的稳定性,在制造绿色和白色LED方面具有潜在的应用。水性单色和三色防伪油墨适合于丝网印刷。可以将防伪发光图案丝网印刷在纸张,布料和PET上,并且通过切换UV照射可以准确、方便地实现信息的加密和解密。由于MAPbBr3 @ PbBrOH)纳米晶体的优异性能以及与水性聚合物的相容性,这些材料有望在未来的照明显示和防伪中得到广泛应用。


素材来源于acsami