【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電子印刷，具體涉及一種噴墨打印用鈣鈦礦納米顆粒墨水及其應用。
技術介紹
1、鈣鈦礦材料因其優異的光電性能，已被廣泛應用于光伏、發光二極管、激光器和傳感器等領域。鈣鈦礦納米晶薄膜可通過旋涂、蒸鍍、刮涂、打印等方式制備而成，不同的制備技術會對最終制成的光電器件的性能產生直接影響。其中，噴墨打印技術是一種非真空、非接觸式、低成本、無掩膜的圖案化薄膜沉積技術，雖然其精度不如傳統微納加工(如光刻)，但它用料少、成本低、加工步驟簡單，是傳統微納加工技術的重要補充，具有柔性、大尺寸、適合大面積和柔性電子器件制造等優勢，逐漸成為制備鈣鈦礦薄膜的主要手段。
2、然而，利用噴墨打印技術制備鈣鈦礦薄膜時，膜層容易出現“咖啡環”效應，即墨滴在干燥過程中，溶劑從墨滴邊緣更快地蒸發，導致溶質向邊緣遷移，最終形成邊緣富集的環狀沉積物，即薄膜的邊緣厚度大于薄膜中心厚度。這種不均勻的沉積不僅影響打印薄膜的均勻性，更會嚴重影響鈣鈦礦薄膜的光電性能，降低器件的效率和穩定性。因此，對于薄膜均勻性的調控非常有必要。
3、為了克服“咖啡環”效應以獲得更好的薄膜均一性，本領域技術人員提出了多種方法，如調控溶劑蒸發速率、引入添加劑、改變基底親疏水性等，這些方法在實際應用中常因工藝復雜或引入雜質而受到限制。且大多數研究集中在修改溶劑組分來調整墨滴狀態，進而減輕或消除咖啡環。其中，混合溶劑體系是實現均勻形貌薄膜的有效策略，因為它能夠平衡由表面張力梯度引發的馬蘭戈尼效應和毛細管效應。但是，金屬鹵化物鈣鈦礦顆粒作為離子晶體，對極性溶劑敏感，極性分
4、yunker等人在2011年發表的“形狀依賴性毛細管相互作用抑制咖啡環效應”(nature?2011,476,308)一文中指出，通常情況下，當液滴蒸發時，球形顆粒會隨著液體內部的毛細流動被推向邊緣，在液滴邊界形成環狀沉積，也就是咖啡環效應。然而，如果液體中的懸浮顆粒變為橢球形，顆粒的各向異性形狀會使界面顯著變形，它們在液-氣界面上會產生更強的顆粒間毛細力。這些相互作用力促使顆粒形成松散或阻滯的網絡結構，減少顆粒向邊緣的遷移，從而實現均勻沉積。這就說明各向異性顆粒(如橢球形顆粒)能夠有效抑制咖啡環效應，且該研究還發現，在適當的條件下，球體與少量橢球體混合的懸浮液也會產生均勻的沉積。這一方法無需改變溶劑或顆粒的化學性質，僅通過調整顆粒的形狀即可控制沉積模式，為均勻涂層的制備提供了思路。
5、基于此，如果向適于噴墨打印工藝的墨水中引入各向異性形狀的溶質顆粒，并能成功通過這種方式來有效調節噴墨打印墨滴的干燥行為以達到抑制溶質向邊緣遷移的效果，則將有望解決利用噴墨打印技術制備鈣鈦礦薄膜時遇到的“咖啡環”效應問題，幫助形成均勻、高質量的薄膜，并起到優化薄膜性能的效果。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于解決現有技術中存在的問題，提供一種噴墨打印用鈣鈦礦納米顆粒墨水，通過向溶劑中引入形狀各向異性的鈣鈦礦納米顆粒來有效抑制噴墨打印制備鈣鈦礦薄膜時出現“咖啡環”的問題，實現鈣鈦礦薄膜的均勻沉積。利用該墨水打印制備鈣鈦礦薄膜時具有線性偏振性的鈣鈦礦納米顆粒得到有序沉積后，所制備的鈣鈦礦薄膜也具有線性偏振性。
2、為了實現上述技術目的，本專利技術是通過以下技術方案來實現的：一種噴墨打印用鈣鈦礦納米顆粒墨水，由溶質和溶劑組成，所述溶質為形狀各向異性的鈣鈦礦納米顆粒、或由形狀各向同性的鈣鈦礦納米顆粒與形狀各向異性的鈣鈦礦納米顆?；旌辖M成。
3、進一步地，所述鈣鈦礦納米顆粒為abx3型鈣鈦礦納米顆粒；其中，a選自甲脒、甲胺、cs中的一種或幾種的組合，b選自pb、sn、ge、cu中的一種或幾種的組合，x選自cl、br或i中的一種或幾種的組合。
4、進一步地，形狀各向異性的鈣鈦礦納米顆粒占溶質總量的10％～100％。
5、進一步地，所述形狀各向異性的鈣鈦礦納米顆粒的形貌為納米棒、納米片、納米線中的一種或者幾種的混合，長短軸長度比為1.1～100:1。
6、進一步地，溶質顆粒的尺寸為0.6～800nm，溶質顆粒具有表面配體，用于將溶質顆粒均勻穩定地分散在溶劑中。
7、進一步地，所述溶劑為鈣鈦礦納米顆粒的不良溶劑，選自正十三烷、正壬烷、辛烷、己烷、環己烷、萘、甲苯、二甲苯、環己基苯、苯、氯苯、二氯苯、二氯甲烷、乙醚、乙酸正丁酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丁酯、四氫呋喃、γ-丁內酯、丙酮、乙腈、異丙醇、乙醇、甲醇、1-丁醇、1-戊醇、1-辛醇、油酸山梨醇酯、水等不良溶劑中的一種或者幾種的組合。
8、將上述鈣鈦礦納米顆粒墨水噴墨打印在基底上，去除溶劑后可得到鈣鈦礦薄膜材料，所得鈣鈦礦薄膜表面均勻、無咖啡環效應，有利于后續沉積制備其他功能膜層和制備光電器件。
9、進一步地，制備鈣鈦礦薄膜材料的過程中，打印所用的形狀各向異性的鈣鈦礦納米顆粒在薄膜中得到有序沉積排列后，噴墨打印制備的鈣鈦礦薄膜具有線性偏振性。
10、將上述鈣鈦礦薄膜作為發光層材料可制備鈣鈦礦發光二極管等光電器件，且噴墨打印制備的鈣鈦礦薄膜具有線性偏振性的情況下，制備的鈣鈦礦發光二極管的電致發光也具有線性偏振性。
11、本申請的核心創新點在于利用溶質的各向異性形狀(如納米棒、納米片等)來控制墨滴在干燥過程中的溶質遷移行為。由于這些形狀各向異性溶質在溶液中的擴散行為與傳統的形狀各向同性溶質不同，它們在墨水溶劑蒸發過程中能夠更均勻的沉積，進而能夠有效抑制咖啡環效應，最終制備出均勻、高質量的薄膜。
12、本專利技術的有益效果為：
13、1、本申請制備的噴墨打印用墨水的溶質為形狀各向異性的abx3型鈣鈦礦納米顆粒、或由形狀各向異性和形狀各向異性的abx3型鈣鈦礦納米顆?；旌蠘嫵桑鲂螤罡飨虍愋缘腶bx3型鈣鈦礦納米顆粒為鈣鈦礦納米棒、鈣鈦礦納米片、鈣鈦礦納米線中的一種或幾種的混合物，此類溶質在溶劑中能夠呈現穩定的分散狀態，在噴墨打印過程中，根據墨水濃度調整優化打印間距，使得墨水被精確地噴射到基底表面，隨著溶劑的蒸發，溶質逐漸沉積形成薄膜，通過引入形狀各向異性的納米顆粒，沉積過程中的溶質遷移過程被有效控制，能有效抑制咖啡環效應，利用該墨水進行噴墨打印能實現均勻的薄膜沉積，改善成膜質量；
14、2、本申請通過在墨水中引入形狀各向異性的納米顆粒來抑制咖啡環效應，無需額外引入非鈣鈦礦組分進行調控，可避免雜質的引入，保證鈣鈦礦薄膜的純度和性能；
15、3、本申請制備的噴墨打印用墨水可采用單一溶劑進行打印，相比于利用多元溶劑制備的墨水而言，生產工本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種噴墨打印用鈣鈦礦納米顆粒墨水，由溶質和溶劑組成，其特征在于，所述溶質為形狀各向異性的鈣鈦礦納米顆粒、或由形狀各向同性的鈣鈦礦納米顆粒與形狀各向異性的鈣鈦礦納米顆?；旌辖M成。
2.如權利要求1所述的一種噴墨打印用鈣鈦礦納米顆粒墨水，其特征在于，所述鈣鈦礦納米顆粒為ABX3型鈣鈦礦納米顆粒；
3.如權利要求1所述的一種噴墨打印用鈣鈦礦納米顆粒墨水，其特征在于，形狀各向異性的鈣鈦礦納米顆粒占溶質總量的10％～100％。
4.如權利要求1所述的一種噴墨打印用鈣鈦礦納米顆粒墨水，其特征在于，所述形狀各向異性的鈣鈦礦納米顆粒的形貌為納米棒、納米片、納米線中的一種或者幾種的混合，長短軸長度比為1.1～100:1。
5.如權利要求1所述的一種噴墨打印用鈣鈦礦納米顆粒墨水，其特征在于，溶質顆粒的尺寸為0.6～800nm，溶質顆粒具有表面配體，用于將溶質顆粒均勻穩定地分散在溶劑中。
6.如權利要求1所述的一種噴墨打印用鈣鈦礦納米顆粒墨水，其特征在于，所述溶劑為鈣鈦礦納米顆粒的不良溶劑，選自正十三烷、正壬烷、辛烷、己烷、環己烷、萘、甲
7.一種鈣鈦礦薄膜材料，其特征在于，其是基于權利要求1-6中任一項所述的噴墨打印用鈣鈦礦納米顆粒墨水打印制得的，所得鈣鈦礦薄膜均勻、無咖啡環效應。
8.如權利要求7所述的一種鈣鈦礦薄膜材料，其特征在于，打印所用的形狀各向異性的鈣鈦礦納米顆粒在薄膜中得到有序沉積排列后，噴墨打印制備的鈣鈦礦薄膜具有線性偏振性。
9.一種鈣鈦礦發光二極管，其特征在于，其以權利要求8所述的鈣鈦礦薄膜作為發光層材料，噴墨打印的鈣鈦礦薄膜具有線性偏振性的情況下，所制備的鈣鈦礦發光二極管的電致發光也具有線性偏振性。
10.如權利要求7所述的鈣鈦礦薄膜材料在光電器件中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種噴墨打印用鈣鈦礦納米顆粒墨水，由溶質和溶劑組成，其特征在于，所述溶質為形狀各向異性的鈣鈦礦納米顆粒、或由形狀各向同性的鈣鈦礦納米顆粒與形狀各向異性的鈣鈦礦納米顆?；旌辖M成。
2.如權利要求1所述的一種噴墨打印用鈣鈦礦納米顆粒墨水，其特征在于，所述鈣鈦礦納米顆粒為abx3型鈣鈦礦納米顆粒；
3.如權利要求1所述的一種噴墨打印用鈣鈦礦納米顆粒墨水，其特征在于，形狀各向異性的鈣鈦礦納米顆粒占溶質總量的10％～100％。
4.如權利要求1所述的一種噴墨打印用鈣鈦礦納米顆粒墨水，其特征在于，所述形狀各向異性的鈣鈦礦納米顆粒的形貌為納米棒、納米片、納米線中的一種或者幾種的混合，長短軸長度比為1.1～100:1。
5.如權利要求1所述的一種噴墨打印用鈣鈦礦納米顆粒墨水，其特征在于，溶質顆粒的尺寸為0.6～800nm，溶質顆粒具有表面配體，用于將溶質顆粒均勻穩定地分散在溶劑中。
6.如權利要求1所述的一種噴墨打印用鈣鈦礦納米顆粒墨水，其特征在于，所述溶...
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