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灯泡改用石墨烯为了省钱也为了地球

2019年03月18日 栏目:网络

在 LED 进入大众视野的几年过程中,技术的进步和人类需求的提高起到了绝大部分作用。即便是家用的没有损坏的传统照明,也逐渐被白光 LED 所

在 LED 进入大众视野的几年过程中,技术的进步和人类需求的提高起到了绝大部分作用。即便是家用的没有损坏的传统照明,也逐渐被白光 LED 所取代。因为白光 LED 设备在功耗和照明的效果上有巨大的优势。

虽然 LED 产品普及到如此地步,但是仍然面临这一个巨大的问题,就是制作 LED 的原材料稀土元素越来越少。为了解决这个问题,研究者正在研究一种避开稀土元素制作而成的全新的 LED,用石墨烯改写现在的白光 LED 技术。

目前的的白光 LED,也称为白光二极管,其白色光主要由单晶、多晶两种方式实现。多晶的意思是由不同颜色的 LED 封装在一起,通过颜色互补的方式显示出白色光。而单晶的方式就比较简单了,通过单一蓝光 LED 和其表面黄色磷光体组成的,磷光体的黄光和蓝光 LED 的混合,会让视觉上有白光的效果。以上两种工艺,都无法避开使用稀土元素。

最近,立清华大学的研究者在《ACS Nano》上发表了一篇文章,其中指出研究者使用稀土元素以外的材料制作出了可以发白光的 LED 产品。这个 LED 以碱金属锶为基础,搭建了金属有机框架(MOF),

灯泡改用石墨烯为了省钱也为了地球

在 MOF 的上下分别结合了石墨烯等材料,构成了可以直接发出白光的 LED。

MOF 是一种非常有前途的材料,它是由金属离子和有机材料配合形成的。在过去的 20 年中,广泛应用做化学分离器、药物输送、气体储存、催化等领域。而在光电领域却极难见到这个材料,因为 MOF 一般多孔、导电性差。

在早期的研究过程中,可以发出白光的 MOF 基本是由不同种稀土元素复合在一起。为了解决以上问题,应改用导电性能较好的元素,但同时这个元素也要能在激发下发射款频段的光。研究者换用了有机配体,使用了碱土金属锶制备 MOF 材料。

在 MOF 表面,加上了透明电极石墨烯,提高了载流子迁移率,也不会特别影响光学性能。由于石墨烯优良的导热性能,新型白光二极管的导热性能更好。

在 MOF 材料外围,研究者还组合了石墨烯、二氧化硅、氧化锌。使其在电驱动可以发光。使用 MOF 材料来制造发光器件,给了人们一个全新的思路。

测试结果表明,作为发光器件,其光线的显示范围非常接近于自然光(图中绿色点),作为半导体器件,其稳定性也较好,在测试的两个月期间,几乎没有性能下降。

在性能之外,这个材料的环保意义更加重要,由于新型 LED 没有使用稀有元素,大量减少了稀土元素的使用量,稀土元素越来越少的现在,减少使用稀土元素非常重要。同时,这也能减少开采稀土元素所造成的环境污染。

新材料发射出的光线与自然光非常贴近,不会有强烈的蓝色光出现。由于不用遮挡其他颜色光,发光效率得以大大提升。减少了电力的消耗,温室气体的排放量也会降低。

从常见的灯泡到电子设备中的液晶面板越来越多的设别开始使用 LED 作为光源,无论从资源的保护来讲,还是从环境的保护来讲,全新白光 LED 技术的出现都是极好的。

(图片来自络)

**本文作者赵盖子,文章首发头条,公众号-不仅仅是石墨烯,烯引力致力于发现全球范围的新材料趋势。转载请与号 t2ipo001 联系,并保留本信息。未包含本信息的转载将受到侵权投诉。

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