MA2SnI6前驱体凝胶的制备及其电子皮肤应用

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xumin7777
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有机-无机杂化钙钛矿材料(OIHPs)是一种新型的光电材料,因其具有众多优异性能已被广泛应用。由于OIHPs的离子组成,容易发生离子迁移。这通常对电子器件来说是有害的,但同时也会赋予OIHPs一些独特的性质,比如离子导电性以及与此相关的材料电阻的变化。受离子皮肤优异的离子导电性能和低成本的启发,本论文研究了钙钛矿前驱体材料中的离子迁移现象,成功利用其离子导电性及相应的电阻变化的性质制备了电阻式电子皮肤传感器。首次通过简单的溶剂工程策略制备出了MA2SnI6钙钛矿前驱体凝胶(PPGel)及其单晶。运用SEM观察到MA2SnI6前体凝胶是纤维束与结块彼此之间交联的结构,再运用广角掠入射X射线衍射、拉曼、红外和EDS等表征手段研究凝胶的物质组成。用紫外可见吸收、红外和XRD数据解释凝胶形成的机理。用单晶X射线衍射确定MA2SnI6晶体的结构,晶体为三方晶系,空间群为R 3,三个晶胞边长相等都等于8.5165(6)?,晶面夹角为59.965(2)°,晶胞体积为436.45(9)?3,密度为3.592 Mg/m3。用瞬态光电压数据表明MA2SnI6晶体为N型材料。紫外可见吸收拟合计算出材料的带隙为1.42 eV。合成的MA2SnI6前体凝胶可以通过摇动或搅拌转化成粘性液体状态,然后静置几分钟可逆地转化成凝胶,同时其在不同基材如聚四氟乙烯,聚二甲基硅氧烷和聚酰亚胺的表面上表现出良好的润湿性能,接触角分别为74.3°、63.7°和32.1°;更重要的是,MA2SnI6前体凝胶具有非常好的导电性能,电导率为0.34S·m-1。利用这种凝胶成功制备了可以检测压力、振动、温度和电信号的多重响应电子皮肤。其中,应变系数为3.38,器件相当灵敏可以识别手指弯曲角度,识别语音和监测脉搏;并且具有负的温度系数,在升温时温度灵敏系数为-1.95%·°C-1,降温时温度灵敏系数为-2.21%·°C-1。对于电致变色性能延伸开发出智能窗器件。这种新颖的多功能电子皮肤传感器不仅避免了单独的几个传感器的复杂集成,而且将OIHPs衍生物的应用拓宽到一个全新的领域,也拓宽了电子皮肤感应材料的选择范围,为实现廉价,无毒且制作工艺简单的多功能电子皮肤传感器提供借鉴。
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