實驗名稱：電致發光纖維(wei)的發光特性研究實驗

　　研究方向：隨著柔(rou)性(xing)(xing)電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)產品、智能(neng)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)、智能(neng)穿(chuan)戴等領域(yu)的(de)興起，柔(rou)性(xing)(xing)電(dian)(dian)(dian)致(zhi)(zhi)發光(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)件(jian)得到(dao)了(le)蓬勃(bo)的(de)發展。柔(rou)性(xing)(xing)電(dian)(dian)(dian)致(zhi)(zhi)發光(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)維(wei)(wei)以其(qi)便攜性(xing)(xing)、柔(rou)軟(ruan)(ruan)性(xing)(xing)及(ji)可編織(zhi)性(xing)(xing)，為(wei)可視(shi)化(hua)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)領域(yu)帶來了(le)巨大(da)(da)的(de)發展潛力(li)(li)(li)。但(dan)受限于(yu)(yu)其(qi)大(da)(da)多為(wei)雙電(dian)(dian)(dian)極(ji)結(jie)構(gou)，制備工藝復雜，使(shi)其(qi)在(zai)(zai)(zai)成本、器(qi)(qi)件(jian)均(jun)勻(yun)性(xing)(xing)、靈敏性(xing)(xing)及(ji)柔(rou)軟(ruan)(ruan)性(xing)(xing)方面(mian)仍存(cun)在(zai)(zai)(zai)不足。單電(dian)(dian)(dian)極(ji)電(dian)(dian)(dian)致(zhi)(zhi)發光(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)維(wei)(wei)由導電(dian)(dian)(dian)層(ceng)、介(jie)質層(ceng)和(he)發光(guang)(guang)(guang)(guang)層(ceng)構(gou)成，發光(guang)(guang)(guang)(guang)波(bo)長為(wei)456nm，具有良好(hao)的(de)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)性(xing)(xing)能(neng)、發光(guang)(guang)(guang)(guang)性(xing)(xing)能(neng)及(ji)柔(rou)軟(ruan)(ruan)性(xing)(xing)。單電(dian)(dian)(dian)極(ji)電(dian)(dian)(dian)致(zhi)(zhi)發光(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)維(wei)(wei)可應用(yong)于(yu)(yu)溶液(ye)的(de)可視(shi)化(hua)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)，其(qi)發光(guang)(guang)(guang)(guang)強(qiang)度(du)對于(yu)(yu)化(hua)鈉濃度(du)的(de)識別度(du)可達(da)到(dao)0.001%（質量分數），具有出(chu)色的(de)靈敏度(du)，在(zai)(zai)(zai)汗液(ye)檢測(ce)(ce)及(ji)生物等方面(mian)具有重要意義。發光(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)維(wei)(wei)可進(jin)一(yi)步編織(zhi)成發光(guang)(guang)(guang)(guang)織(zhi)物，其(qi)透氣性(xing)(xing)及(ji)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)方面(mian)均(jun)與普(pu)通的(de)商用(yong)面(mian)料相(xiang)媲美，并可實現(xian)不同濃度(du)氯化(hua)鈉的(de)可視(shi)化(hua)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)。在(zai)(zai)(zai)可穿(chuan)戴設備領域(yu)，無線驅動的(de)單電(dian)(dian)(dian)極(ji)電(dian)(dian)(dian)致(zhi)(zhi)發光(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)維(wei)(wei)具有實現(xian)視(shi)覺顯示和(he)通信功能(neng)的(de)巨大(da)(da)潛力(li)(li)(li)。當前可穿(chuan)戴傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)形態(tai)主要有薄膜和(he)纖(xian)維(wei)(wei)兩種(zhong)，相(xiang)比(bi)于(yu)(yu)柔(rou)性(xing)(xing)電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)領域(yu)常(chang)用(yong)的(de)薄膜器(qi)(qi)件(jian)，纖(xian)維(wei)(wei)電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)器(qi)(qi)件(jian)展現(xian)了(le)更(geng)高(gao)的(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)、透氣性(xing)(xing)，在(zai)(zai)(zai)織(zhi)物發生形變時能(neng)釋放(fang)應力(li)(li)(li)防止局部應力(li)(li)(li)集中，因而具有更(geng)長的(de)使(shi)用(yong)壽命和(he)優(you)越的(de)服役(yi)性(xing)(xing)能(neng)。在(zai)(zai)(zai)液(ye)體(ti)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)監(jian)測(ce)(ce)方面(mian)，纖(xian)維(wei)(wei)電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)器(qi)(qi)件(jian)能(neng)夠(gou)與液(ye)體(ti)表面(mian)實現(xian)360°全面(mian)接觸(chu)，展現(xian)出(chu)更(geng)優(you)異的(de)監(jian)測(ce)(ce)性(xing)(xing)能(neng)。

　　實驗目的：驗證(zheng)不同頻率和電場(chang)下材料的(de)發光特性

　　測試設備：信號發生器、電壓放大器、示波器、透(tou)射電子(zi)顯微鏡、掃(sao)描電子(zi)顯微鏡、光譜儀等。

　　實驗過程：信(xin)號(hao)(hao)發(fa)(fa)生(sheng)器(qi)產生(sheng)激勵信(xin)號(hao)(hao)經過ATA-214高壓放(fang)(fang)大(da)器(qi)放(fang)(fang)大(da)施加致發(fa)(fa)光(guang)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)極(ji)兩端，材(cai)(cai)料(liao)內部會形(xing)成(cheng)一個(ge)(ge)電(dian)(dian)場(chang)(chang)，再通(tong)過信(xin)號(hao)(hao)發(fa)(fa)生(sheng)器(qi)改變交流(liu)信(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)頻(pin)率，放(fang)(fang)大(da)器(qi)改變電(dian)(dian)場(chang)(chang)的(de)(de)(de)大(da)小，研究不同電(dian)(dian)壓和(he)頻(pin)率下的(de)(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)發(fa)(fa)光(guang)特(te)性。當(dang)在(zai)(zai)(zai)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)兩個(ge)(ge)電(dian)(dian)極(ji)之間(jian)施加電(dian)(dian)壓時，會在(zai)(zai)(zai)材(cai)(cai)料(liao)內部形(xing)成(cheng)一個(ge)(ge)電(dian)(dian)場(chang)(chang)。這個(ge)(ge)電(dian)(dian)場(chang)(chang)會激發(fa)(fa)材(cai)(cai)料(liao)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)子(zi)(zi)，使其獲得足(zu)夠的(de)(de)(de)能(neng)量。在(zai)(zai)(zai)電(dian)(dian)場(chang)(chang)的(de)(de)(de)作用下，材(cai)(cai)料(liao)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)載(zai)流(liu)子(zi)(zi)（包括電(dian)(dian)子(zi)(zi)和(he)空穴(xue)）會發(fa)(fa)生(sheng)遷移(yi)。電(dian)(dian)子(zi)(zi)從負極(ji)（N型(xing)半導體）向正極(ji)（P型(xing)半導體）遷移(yi)，而空穴(xue)則反向遷移(yi)。當(dang)電(dian)(dian)子(zi)(zi)和(he)空穴(xue)在(zai)(zai)(zai)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)某個(ge)(ge)區域相遇并復(fu)合時，會釋(shi)放(fang)(fang)出能(neng)量。釋(shi)放(fang)(fang)出的(de)(de)(de)能(neng)量以光(guang)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)形(xing)式發(fa)(fa)出，形(xing)成(cheng)可見光(guang)。這個(ge)(ge)過程(cheng)中(zhong)(zhong)，電(dian)(dian)子(zi)(zi)在(zai)(zai)(zai)能(neng)級間(jian)的(de)(de)(de)躍遷、變化(hua)、復(fu)合是導致發(fa)(fa)光(guang)的(de)(de)(de)關鍵。

　　實驗結果：如圖(tu)(tu)1.1（d）所(suo)示，在2000ms內其發(fa)(fa)光(guang)(guang)功率密度僅(jin)相差(cha)0.5nW/cm2。如圖(tu)(tu)1.1（e）所(suo)示，從(cong)發(fa)(fa)光(guang)(guang)纖維(wei)(wei)在不(bu)(bu)同電壓(ya)下(xia)(xia)測量的(de)光(guang)(guang)譜可看出其發(fa)(fa)光(guang)(guang)波長為456nm。圖(tu)(tu)1.1（f）為發(fa)(fa)光(guang)(guang)纖維(wei)(wei)的(de)發(fa)(fa)光(guang)(guang)色(se)度圖(tu)(tu)，發(fa)(fa)出藍色(se)的(de)光(guang)(guang)。纖維(wei)(wei)在空氣(qi)中不(bu)(bu)同電壓(ya)下(xia)(xia)測得的(de)發(fa)(fa)光(guang)(guang)功率如圖(tu)(tu)1.1（g）。如圖(tu)(tu)1.1（d）所(suo)示，在2000ms內其發(fa)(fa)光(guang)(guang)功率密度僅(jin)相差(cha)0.5nW/cm2。如圖(tu)(tu)1.1（e）所(suo)示，從(cong)發(fa)(fa)光(guang)(guang)纖維(wei)(wei)在不(bu)(bu)同電壓(ya)下(xia)(xia)測量的(de)光(guang)(guang)譜可看出其發(fa)(fa)光(guang)(guang)波長為456nm。圖(tu)(tu)1.1（f）為發(fa)(fa)光(guang)(guang)纖維(wei)(wei)的(de)發(fa)(fa)光(guang)(guang)色(se)度圖(tu)(tu)，發(fa)(fa)出藍色(se)的(de)光(guang)(guang)。纖維(wei)(wei)在空氣(qi)中不(bu)(bu)同電壓(ya)下(xia)(xia)測得的(de)發(fa)(fa)光(guang)(guang)功率如圖(tu)(tu)1.1（g）

　　圖(tu)(tu)1.1單(dan)電(dian)(dian)極電(dian)(dian)致發(fa)(fa)光(guang)纖(xian)維的(de)發(fa)(fa)光(guang)性能測(ce)試。（a）纖(xian)維在水(shui)中(zhong)的(de)發(fa)(fa)光(guang)圖(tu)(tu)；（b）纖(xian)維在水(shui)中(zhong)的(de)發(fa)(fa)光(guang)放(fang)大圖(tu)(tu)；（c）纖(xian)維彎(wan)(wan)折的(de)發(fa)(fa)光(guang)圖(tu)(tu)；（d）纖(xian)維彎(wan)(wan)折60°和120°下的(de)發(fa)(fa)光(guang)功率(lv)密度；（e）不(bu)同(tong)電(dian)(dian)壓(ya)下的(de)發(fa)(fa)光(guang)光(guang)譜；（f）色度圖(tu)(tu)；（g）不(bu)同(tong)電(dian)(dian)壓(ya)下發(fa)(fa)光(guang)圖(tu)(tu)；（h）不(bu)同(tong)頻(pin)率(lv)下發(fa)(fa)光(guang)圖(tu)(tu)；（i）不(bu)同(tong)角(jiao)度測(ce)得的(de)發(fa)(fa)光(guang)強(qiang)度

　　圖(tu)1.2不同濃度鹽(yan)溶液發光實物圖(tu)

　　Na+和Cl?是(shi)汗液中(zhong)含量(liang)最(zui)多(duo)的(de)(de)(de)(de)離子。單電(dian)極電(dian)致發(fa)光(guang)纖(xian)維(wei)可(ke)檢測的(de)(de)(de)(de)氯化(hua)鈉濃(nong)度(du)(du)范圍為(wei)0.17～5.128mmol/L（質量(liang)分數0.001%～0.03%），而人的(de)(de)(de)(de)汗液中(zhong)Na+和Cl?的(de)(de)(de)(de)濃(nong)度(du)(du)范圍為(wei)1～10mmol/L。據(ju)報道，當女性氯化(hua)鈉濃(nong)度(du)(du)大于4mmol/L時，她們(men)的(de)(de)(de)(de)后(hou)代患囊(nang)性纖(xian)維(wei)化(hua)的(de)(de)(de)(de)風險顯著增加。然(ran)而，傳統的(de)(de)(de)(de)汗液測試結(jie)果是(shi)以(yi)電(dian)信號的(de)(de)(de)(de)方式輸出(chu)的(de)(de)(de)(de)，電(dian)信號需要進一步地轉換為(wei)數字或(huo)曲線來(lai)供人們(men)讀取，無法實現直接(jie)可(ke)視化(hua)的(de)(de)(de)(de)檢測。由(you)于離子濃(nong)度(du)(du)越(yue)高，離子在(zai)交變(bian)電(dian)場(chang)下發(fa)生偏轉所需要的(de)(de)(de)(de)能量(liang)越(yue)多(duo)，所以(yi)導致施(shi)加在(zai)發(fa)光(guang)材(cai)料上面的(de)(de)(de)(de)電(dian)場(chang)強(qiang)度(du)(du)會(hui)降低，最(zui)后(hou)導致發(fa)光(guang)強(qiang)度(du)(du)變(bian)弱(ruo)，導致發(fa)光(guang)纖(xian)維(wei)的(de)(de)(de)(de)發(fa)光(guang)強(qiang)度(du)(du)隨濃(nong)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)而改變(bian)。

　　電壓(ya)放大器推(tui)薦：ATA-214高(gao)壓(ya)放大器

　　圖：ATA-214高壓放大器指標參數

　　本(ben)資料(liao)由Aigtek安泰電子整理發布，更多案(an)例及產(chan)品(pin)詳情請(qing)持續(xu)關注我們(men)。西安安泰電子Aigtek已經成為(wei)在業(ye)界(jie)擁有廣(guang)泛(fan)產(chan)品(pin)線，且具有相(xiang)當規(gui)模的儀器(qi)設備(bei)供應商，樣(yang)機都(dou)支持免費試用。如想了解更多電壓放大器(qi)等產(chan)品(pin)，請(qing)持續(xu)關注安泰電子官網hkdyw.cn或撥打(da)029-88865020。