本技术提出了一种利用木质纤维素自然荧光特性,实现光学照明再利用的新型全光谱可调色、可回收的柔性透明发光木材薄膜制备方法。首先,将木材浸泡于脱木素溶液中去除吸光木质素,形成脱木质素木材框架。随后,将含有聚乙烯醇(PVA)和红色荧光粉的混合溶液通过真空渗透技术注入白色脱木质素木材中,制得透明发光木材。该透明发光木材在365nm紫外光激发下,通过木质纤维素(蓝光)与荧光粉(红光)的协同作用,实现白光发射。本发明的透明发光木膜可替代石油基封装材料,适用于植物照明、白光LED和非接触式温度传感等领域,为木材的绿色光学功能化提供了新思路,且可在水溶液中回收再利用。
背景技术
近年来,在化石能源稀缺和全球气候变暖日益严重的背景下,开发新一代低碳、绿色节能、环保的可回收的生物基材料已成为全球经济和可持续发展的必然趋势。其中木材因其来源广泛,价格低廉,具有环境可持续性而被公认为一种优异的生物基材料。近年来,利用木材多尺度的层次和介孔结构,通过物理和化学方法可以在微米和纳米尺度上对其结构和组成进行改性得到功能化木材,使其应用于绿色电子、储能、生物传感和光学照明等领域。其中透明发光木材因其高各向异性、高透光率和雾度、低导热系数和优良的力学性能在光学照明领域迅速发展。目前,主要研究方向就是通过掺入多种颜色的发光材料(例如量子点,碳点等)以期实现白光发射,促进其在w-LED中的应用。然而,多相发光材料组合会导致新的问题,如不同颜色荧光粉的衰减率不同,会影响封装器件的颜色不均匀性;部分发光材料具有毒性;多相荧光粉的封装材料为石油基材料无法实现回收重复利用给资源环境带来了压力,这些问题将会阻碍透明发光木材的实际应用。
纤维素是一种不溶于水的低成本聚糖是木材的主要结构成分。由D-葡萄糖基按照1,4-β苷键连接,纤维素长链不含π单元,但富含O原子,其中富电氧原子通过空间共轭近距离聚集,产生具有丰富的能级和较低的能隙的“聚集的发色团”。,氧原子之间相互作用有助于固化团簇的构象。此外,丰富的氢键也有利于构象的合理固化,从而有利于辐射发射。氧原子的聚集和构象硬化使得纤维素在紫外光照射下具有宽带的蓝光发射。此外聚乙烯醇具有优异的水溶性、生物相容性和降解性,在分子链中含有大量的羟基,具有良好的成膜能力和可回收性对环境影响较低。
因此现有应用中亟需设计和制造集成化单相的具有可调发光性能、柔韧性、生物降解性和可回收性等特殊特性的创新型多功能荧光膜。
实现思路