电致发光高分子材料

共轭高分子构建有机电致发光材料随着科技的进步和人们对环保、节能的追求，有机电致发光材料作为新一代发光材料备受关注。

其中，共轭高分子材料因其独特的电致发光特性而成为研究热点。

本文将重点探讨共轭高分子在构建有机电致发光材料方面的应用。

共轭高分子是由具有π电子的共轭系统连接而成的高分子。

它们具有良好的导电性和光学性质，可以通过调整共轭系统的结构和改变共轭系统的长度来实现不同颜色的发光。

在有机电致发光材料领域，共轭高分子具有以下几个方面的优势。

首先，共轭高分子具有较高的载流子迁移率。

共轭系统中的π电子能够在分子内自由传递，因此共轭高分子具有良好的电子传输性能。

同时，与传统的发光材料相比，共轭高分子的载流子迁移率更高，有利于提高材料的发光效率。

其次，共轭高分子能够通过固态聚集诱导发光（AIE）效应来提高发光效率。

传统的有机发光材料在溶液状态下通常会发生聚集引起的荧光猝灭现象，导致发光效率低下。

而共轭高分子由于其特殊的分子结构，可以在固态聚集状态下发射荧光，极大地提高了发光效率。

此外，共轭高分子具有良好的机械可加工性。

由于其分子链结构的可调性，共轭高分子材料可以采用不同的制备方法制备成薄膜、纳米颗粒等形式，并且能够通过改变共轭结构来调控材料的光学性质。

这使得共轭高分子在多种载体中的应用非常灵活。

在实际应用中，共轭高分子构建的有机电致发光材料已广泛应用于照明、显示、生物医学等领域。

首先，在照明领域，共轭高分子材料可以制备出高亮度、高效率的有机发光二极管（OLED）。

OLED作为新一代照明技术，具有色彩饱和度高、能耗低、可柔性等优势，已经成为发展方向。

而共轭高分子材料的应用使OLED的发光效果更加均匀且可调，能够满足更多场景下的照明需求。

其次，在显示领域，共轭高分子材料可以用于构建有机发光场效应晶体管（OFET）。

OFET作为一种新型的显示技术，具有反应速度快、透明度高等优势，因此被广泛应用于触控面板、柔性显示等领域。

高分子发光材料有机发光材料与无机发光材料相比，以其易合成、易加工、成本低、质轻、发光颜色全等特点越来越受到关注。

近几年以有机发光材料制备的发光器件已临近应用阶段，成为当前流行的液晶显示器件的强力竞争对手。

目前研究比较活跃的有聚噻吩、聚苯胺、聚毗咯、聚笏⑺等。

2.1高分子光致发光材料2.1.1简介高分子光致发光材料是将荧光物质（芳香稠环、电荷转移络合物或金属）引入高分子骨架的功能高分子材料。

高分子光致发材料均为含有共轭结构的高聚物材料。

2. 1.2发光机理高分子在受到可见光、紫外光、X一射线等照射后吸收光能，高分子电子壳层内的电子向较高能级跃迁或电子基体完全脱离，形成空穴和电子.空穴可能沿高分子移动，并被束缚在各个发光中心上，辐射是由于电子返回较低能量级或电子和空穴在结合所致。

高分子把吸收的大部分能量以辐射的形式耗散，从而可以产生发光现象⑻。

2.1.3分类按照引入荧光物质而分为三类2. 1.3. 1高分子骨架上连接了芳香稠环结构的荧光材料，应稠环芳烃具有较大的共轭体系和平面刚性结构，从而具有较高的荧光量子效率。

其中广泛应用2. 1.3. 2共轭结构的分子内电荷转移化合物有以下几类2.1.3.2. 1两个苯环之间以一C=C一相连的共轭结构的衍生物⑼如图2。

吸收光能激发至激发态时，分子内原有的电荷密度分布发生了变化。

这类化合物是荧光增白剂中用量最大的荧光材料，常被用于太阳能收集和染料着色。

图2共轭结构的衍生物2 .1.3.2 .2香豆素衍生物no-⑵如图3。

在香豆素母体上引入胺基类取代基可调节荧光的颜色，它们可发射出蓝绿岛红色的荧光，已用作有机电致发光材料。

但是，香豆索类衍生物往往只在溶液中有高的量子效率，而在固态容易发生荧光猝灭，故常以混合掺杂形式使用。

图3香豆素衍生物2. 1.3. 3高分子金属配合物发光材料，许多配体分子在自由状态下并不发光，但与金属离子形成配合物后却能转变成强的发光物质。

8—羟基喹琳与Al、Be、Ga、In、Sc、Yb、Zn、Zr等金属离子形成发光配合物［⑶。

电致发光高分子材料综述作者：张祺夏沣任彤尧汤伟摘要：高分子发光二极管（PLED）是由英国剑桥大学的杰里米伯勒德及其同事首先发现的。

聚合物大多由小的有机分子以链状方式结合在一起，以旋涂法形成高分子有机发光二极管，因其巨大的科学和商业价值而得到了广泛的关注，是近来国际上的研究热点。

对于各种新材料的不断开发和深入研究，PLED器件日益实用化。

本文主要综述了近几年国内外关于高分子聚合物在电致发光材料领域的研究进展，介绍了有机高分子发光材料的发展现状，概述了其市场前景及相关的应用，并展望了高分子电致发光材料的发展趋势。

关键词：高分子；电致发光；研究现状Abstract:Polymer light-emitting diode (PLED) first discovered by Jerry Mibo Lede of the University of Cambridge and his colleagues. Most organic polymer molecules from the small ones to chain together by a spin-coating to form polymer organic light-emitting diodes, because of its great scientific and commercial value ,it has been widespread concerned, and becomes the recent international researchs’ focus. For the continuous development of new materials and in-depth researchs, PLED devices become increasingly practical. This paper mainly overviews the recent years’domestic and foreign polymer progress of research in electroluminescent materials, describes the recent status of the development of organic polymer light-emitting materials, overviews the market prospects and related applications, and prospects of polymer electroluminescent material trends.Keywords：Polymer; EL; Research status1.绪论信息技术，纳米技术，生物技术被誉为21世纪的最具前景的三大技术，它们将会给人们的生活方式带来彻底的改变。

电致发光材料
电致发光材料（Electroluminescent Materials，简称EL材料）是一种能够在电
场的作用下产生发光现象的材料。

它具有在室温下工作、发光效率高、寿命长、能耗低等优点，因此在显示、照明、生物医学、安全标识等领域有着广泛的应用前景。

EL材料的基本原理是在外加电场的作用下，通过电子和空穴的复合发生辐射
而产生光。

目前，主要的EL材料包括有机EL材料和无机EL材料两大类。

有机EL材料是指以有机化合物为基础的EL材料，其优点是制备工艺简单、
可制备成薄膜、柔性度高，适合于柔性显示器件的制备。

有机EL材料的发光颜色
丰富，可以通过不同的有机分子设计实现多种颜色的发光，因此在显示领域有着广泛的应用前景。

无机EL材料是指以无机化合物为基础的EL材料，其优点是发光效率高、寿
命长、稳定性好，适合于大面积照明和显示领域的应用。

无机EL材料的发光机理
复杂，通常包括发光中心和激活剂等组成，通过控制发光中心和激活剂的种类和浓度可以实现不同颜色的发光。

除了有机EL材料和无机EL材料，近年来还出现了混合型EL材料，即有机无
机杂化EL材料。

混合型EL材料综合了有机EL材料和无机EL材料的优点，具有
发光效率高、寿命长、制备工艺简单等特点，因此备受关注。

随着科学技术的不断发展，EL材料的研究和应用也在不断拓展。

未来，随着
新材料、新工艺的不断涌现，EL材料将会在显示、照明、生物医学等领域发挥越
来越重要的作用，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。

无机和有机电致发光材料
电致发光技术是一种通过电场激发材料发光的技术，它已经成为制造高质量平面显示器和照明设备的关键技术之一。

无机和有机材料是目前应用最广泛的电致发光材料，以下是它们的详细介绍。

一、无机电致发光材料
1.磷光体
磷光体是由氧化物或氟化物等高熔点材料和稀有金属离子组成的复合材料，具有较高的耐高温性和抗氧化性。

目前，磷光体已被广泛应用于LED照明和显示器行业。

其中，红色磷光体的发光效率较高，已经成为了LED照明产业中应用最广泛的颜色之一。

2.氮化物LED
氮化物LED是由镓铝氮化物等材料制成的发光二极管，具有发光效率高，颜色纯度度高等特点。

目前，氮化物LED已被广泛应用于绿色、蓝色和紫色LED照明以及RGB LED显示器中。

3.硅基LED
硅基LED是由硅材料和硅基异质结构组成的发光器件，具有低电压、高效率、长寿命等特点。

硅基LED已经成为了微电子学、生命科学、航空航天等领域的关键设备。

二、有机电致发光材料
1.聚合物LED
聚合物LED是由导电聚合物或导电聚合物复合材料制成的发光器件。

它具有发光效率高、颜色范围广等优点，目前已被广泛应用于照明、显示、可穿戴等领域。

2.小分子有机LED
小分子有机LED是由有机荧光分子制成的发光器件，具有可调颜色、发光亮度高等特点。

它已经被广泛应用于OLED电视、OLED照明等领域。

总体来说，无机和有机电致发光材料都具有各自的特点和优缺点。

未来，随着材料科学和控制技术的不断发展，电致发光材料的性能将
得到进一步提高和改善。

电致发光高分子材料
电致发光高分子材料（Electroluminescent Polymer Materials，简称ELP）是一类能够通过施加电场而产生发光的有机高分子材料。

它们具有以下特点：
1. 发光原理：电致发光高分子材料通过在材料中施加电场，使其电荷发生重组并释放能量，从而产生光。

一般来说，ELP材料包含有机发光分子和电荷传输分子，通过调控它们之间的能级结构和电子传输性质，实现电-光转换。

2. 发光颜色：电致发光高分子材料可实现多种发光颜色，包括红、绿、蓝等。

通过调整材料的化学结构和添加适当的发光分子，可以实现不同颜色的发光效果。

3. 柔性性质：ELP材料一般具有良好的柔性和可塑性，可用于制备柔性显示器、可穿戴设备等应用。

相比于传统的无机发光材料，ELP材料更容易实现柔性器件的制备。

4. 低功耗：电致发光高分子材料是一种低功耗的发光材料，能够以较低的电压和电流产生较高的光亮度。

这使得ELP材料在电子显示器、照明等领域具有潜在的能耗优势。

5. 制备成本较低：相较于无机发光材料，电致发光高分子材料制备成本较低，生产工艺也相对简单，有助于推动其在大规模应用中的发展。

电致发光高分子材料在有机发光二极管（OLED）和有机电激发光（OLET）等领域具有广泛的应用潜力，可以用于制造高效、柔性和多彩的显示器、照明设备和其他光电子器件。

第七章有机高分子电致发光材料和器件有机高分子电致发光材料和器件是一种新型的发光材料和器件，其通过在高分子材料中引入发光分子，利用电场激发和控制发光，具有较高的发光效率和较长的寿命。

有机高分子电致发光材料和器件在显示、照明、生物医学和传感器等领域具有广泛的应用前景。

有机高分子电致发光材料和器件的基本原理是电发光机理，即通过施加电场刺激分子激发态，使其经过电子跃迁释放光子，实现发光。

该技术具有以下优点：首先，有机高分子电致发光材料能够实现宽光谱范围的发光，可以通过合理设计分子结构和化学修饰来调控发光波长和颜色；其次，该材料发光效率高、亮度高，并且具有很快的响应速度；此外，材料制备相对简单，成本较低，适合大规模生产。

有机高分子电致发光材料和器件可以应用于各种显示器件，如有机发光二极管（OLED）和柔性显示器。

OLED是一种利用有机高分子电致发光材料制造的显示器件，具有自发光、高对比度、宽视角等优点。

相比传统液晶显示器，OLED显示器的亮度更高，更薄，更省电。

此外，由于有机高分子材料的柔性特点，可以实现柔性显示器，将显示器应用于可穿戴设备、曲面屏幕等。

有机高分子电致发光材料和器件还可以用于照明领域。

传统的照明设备如白炽灯和荧光灯存在能源消耗大、汞污染等问题，而有机高分子电致发光材料可以使用更低的电压获得较高的亮度，具有更好的能源效率。

同时，由于有机高分子材料的柔性特点，可以制造出柔性照明设备，使得照明方式更加多样化。

此外，由于有机高分子材料对生物相容性好，可以在生物医学领域应用。

例如，可以将有机高分子电致发光材料制备成荧光探针，用于生物分子的检测和成像。

这些探针可以灵敏地检测到病原体、癌细胞和分子信号，为生物学研究和疾病诊断提供有效的工具。

在传感器领域，有机高分子电致发光材料和器件也具有广泛的应用。

其可以制备成传感器材料，用于检测环境污染物、气体成分和生物分子等。

这些传感器可以实现高灵敏度、快速响应和实时监测，为环境监测和生命科学研究提供有效的手段。

电致发光分类
1. 有机电致发光呀，就好像田野里百花齐放一样绚丽多彩呢！比如那些有机小分子的发光，像 OLED 电视，画面多美啊！
2. 还有无机电致发光呢，这就像夜空中的星星，虽然低调但也闪闪发光呀！像一些无机材料做成的发光器件。

3. 高分子电致发光也不能落下，这不就像一群小伙伴手牵手一起努力发出光芒嘛！想想那些高分子材料的发光产品。

4. 薄膜电致发光啊，如同给物体披上了一件神奇的发光外衣，多酷呀！就像某些特殊的发光薄膜。

5. 粉末电致发光，是不是像一堆小精灵聚集在一起发光呢！比如那种粉末状材料的发光应用。

6. 量子点电致发光，哇，这简直就像是微观世界里的魔法呀！不就像那些基于量子点技术的发光产品吗？
7. 电致变色发光也很有趣呀，就好像一个会变戏法的高手，一会儿一个样呢！比如某些可以变色发光的装置。

总之，电致发光的分类可真是丰富多彩啊，每一种都有它独特的魅力和用途呢！。

功能高分子材料的分类按照性质和功能分为7种：反应型高分子材料：包括高分子试剂、高分子催化剂和高分子染料，特别是高分子固相合成试剂和固定化酶试剂等。

光敏型高分子：包括各种光稳定剂、光刻胶，感光材料、非线性光学材料、光导材料和光致变色材料等。

电活性高分子材料：包括导电聚合物、能量转换型聚合物、电致发光和电致变色材料以及其他电敏感性材料等。

膜型高分子材料：包括各种分离膜、缓释膜和其他半透性膜材料、离子交换树脂、高分子螯合剂、高分子絮凝剂等。

吸附型高分子材料：包括高分子吸附性树脂、高吸水性高分子、高吸油性高分子等。

高分子智能材料：包括高分子记忆材料、信息存储材料和光、磁、pH、压力感应材料等。

高性能工程材料：如高分子液晶材料，耐高温高分子材料、高强高模量高分子材料、阻燃性高分子材料和功能纤维材料、生物降解高分子等按用途分类：医药用高分子材料、分离用过高分子材料、高分子化学反应试剂、高分子染料。

反应型高分子材料高分子试剂：氧化还原型试剂，卤代试剂，酰化试剂，烷基化试剂，亲核试剂，亲电试剂，固相合成试剂。

高分子反应试剂——小分子试剂经高分子化，在某些聚合物骨架上引入反应活性基团，得到具有化学试剂功能的高分子化合物。

特点：在反应体系中不溶解，易除去；立体选择性好；稳定性好；特殊应用，固相反应载体。

高分子催化剂——将小分子催化剂通过一定的方法与高分子骨架结合，得到的具有催化活性的高分子物质。

反应型高分子试剂优点：不溶性；多孔性；高选择性；化学稳定性；可回收再利用。

催化反应按反应体系的外观特征分为两类：①均相催化反应：催化剂完全溶解在反应介质中，反应体系成为均匀的单相。

②多相催化反应：与均相催化反应相反，在多相催化中催化剂自成一相，反应过后通过简单过滤即可将催化剂分离回收。

高分子催化剂种类：高分子酸碱催化剂；高分子金属络合物；高分子相转移催化剂；固定化酶。

固相反应生物活性大分子一般合成很慢，Merrifield利用固相合成大大缩短合成时间。

电致发光高分子材料的研究前沿与进展有机电致发光材料经过了几十年的发展,已经取得了长足进展。

材料的亮度、稳定性以及发光效率都得到了很大的提高,一些基色材料已经达到或者接近商业化开发的程度,并已经有一些小尺寸的器件投放到了市场。

但是蓝光材料仍没有达到真正可商业化开发应用的地步,这在一定程度上成了制约有机柔性平板显示技术发展的瓶颈之一,归结起来这很大程度上跟有机电致发光理论的不成熟有关。

现行的有机电致发光理论很大程度还是借鉴经典无机半导体物理理论而发展起来的,对现有有机电致发光研究中不断涌现的一些问题,只能是就事论事地进行经验解释,不能像经典半导体物理那样可以有很好的规律性理论来直接指导和规范具体研究,给人以“摸着石头过河”的感觉有机电致发光材料研究中的一些比较突出问题主要体现在以下方面。

首先,对电极功函的准确测定,对电极功函与材料的LUMO 和HOMO 能级之间的匹配而形成的势垒在具体器件性能中所扮演角色的定位,以及一些共聚物材料的LUMO 和HOMO 能量的确定等问题目前还没有一个圆满解决方案。

其次,由量子化学原理,有机半导体材料电致发光效率一般是光致发光效率的25 % ,但是已经有报道称有器件的电致发光效率可达到10 % ,而这样高的电致发光效率是现有很不完善的器件工艺所不可能达到的,这也是对传统半导体理论的巨大挑战。

就寡聚物而言,由于共轭长度有限的缘故,电子空穴对复合产生的激子由三线态激发态返回到基态的速度较快,所以该类材料的发光效率严格符合量子自旋规律。

而对具有较长共轭长度的高分子材料而言,如果电子空穴对复合产生的激子由三线态激发态返回到基态的速度较慢,则三线态激发态可以有足够的时间通过系间窜跃而变成单线态激发态。

后者如果以很快的速度返回基态,就可以实现对高分子材料发光效率的大幅度提高。

虽然有人用热激发与计算机模拟计算的方法得到了高分子材料在光激发下产生的三线态与单线态之间的能隙大约在3 —6meV之间,并且发现该能隙跟高分子材料的凝聚态结构有很大关系,但是真正意义上实现聚合物材料以100 %的量子效率发光目前还没有实现[48 ] 。