專(zhuān)利名稱(chēng)：多孔和無(wú)孔納米結(jié)構(gòu)和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
納米纖維結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)具有表面孔隙度的納米纖維結(jié)構(gòu)的方法以及多孔和無(wú)孔納 米纖維的涂布方法。可在例如催化劑、照明和納米材料儲(chǔ)存與運(yùn)輸之類(lèi)的應(yīng)用中使用這 些材料。相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的說(shuō)明可在從布料工業(yè)到軍事戰(zhàn)爭(zhēng)的各種應(yīng)用中使用納米纖維。納米纖維生產(chǎn)的靜電 紡絲技術(shù)最近受到關(guān)注。納米纖維材料的獨(dú)特材料性能主要來(lái)自于超高表面積。具有 多孔表面特征的納米纖維具有比光滑納米纖維高的表面積。在文獻(xiàn)中報(bào)道了數(shù)類(lèi)制備方 法，制造在納米纖維表面上的多孔特征。Kanehata 等人，Nanotechnology.2007，18，1_7 報(bào)道了 通過(guò)靜電紡絲聚合物
和二氧化硅納米顆粒的共混物溶液，接著通過(guò)煅燒除去聚合物，留下二氧化硅納米纖 維，從而除去模板和制造納米多孔無(wú)機(jī)納米纖維。還使用冰晶作為可除去的模板，通 過(guò)低溫靜電紡絲，獲得多孔聚合物納米纖維，正如Simonet等人，PolymerEngineeringandScience, 2007，47，2020-2026所公開(kāi)的。然而，這些方法牽涉或者特定的材料加工 條件或者特殊的靜電紡絲條件來(lái)獲得所需的多孔納米纖維結(jié)構(gòu)。還使用其他技術(shù)，通過(guò) 在水蒸氣內(nèi)紡絲纖維，一種基于所謂的“呼吸圖(breath figures)的技術(shù)”，獲得多孔納米 纖維。Srinivasarao等人在Science，292 (5514) 792001年4月6日中報(bào)道了由于水的微 小液滴的沉積，導(dǎo)致在聚合物膜內(nèi)形成孔隙度。這一技術(shù)具有的潛力是，靜電紡絲多孔 納米纖維，正如 S.Megelski, J.S.Stephans, D.B.Chase, and J.F Rabolt在Macromolecules, 35，8456(2002)中所報(bào)道的。Wendroff等人(美國(guó)專(zhuān)利Νο.6790528)還報(bào)道了采用特定 的聚合物/揮發(fā)性溶劑對(duì)，常規(guī)的紡絲可得到多孔納米纖維。以上提到的標(biāo)題為“Luminescence Device”的美國(guó)申請(qǐng)序列號(hào)No.11/559,260公
開(kāi)了使用納米顆粒和納米纖維產(chǎn)生白光光譜的方式。以下詳細(xì)討論且發(fā)明人意識(shí)到的一個(gè)問(wèn)題涉及納米顆粒在 發(fā)光器件和催化劑應(yīng) 用內(nèi)的安全、處理、固定、加工。這一一般的問(wèn)題不僅影響發(fā)光應(yīng)用，而且影響其中正 待解決的納米顆粒處理和/或固定到其他材料結(jié)構(gòu)上的其他應(yīng)用領(lǐng)域。發(fā)明人意識(shí)到的 背景技術(shù)的其他問(wèn)題涉及在這些背景技術(shù)中缺少孔隙度的控制。發(fā)明概述本發(fā)明的一個(gè)特征是提供改進(jìn)生產(chǎn)靜電紡絲纖維工藝窗的裝置和方法，其中包 括配方，以便由聚合物溶液制備多孔和光滑的靜電紡絲納米纖維。另一特征是提供生產(chǎn)具有多孔和無(wú)孔表面特征的聚合物納米纖維的裝置和方 法，其中包括由具有兩種組成的聚合物熔體制備多孔聚合物納米纖維的方法和配方。本發(fā)明的再一特征是促進(jìn)在多孔和光滑靜電紡絲聚合物納米纖維內(nèi)包埋的量子 點(diǎn)的方法和條件。本發(fā)明的再一特征是促進(jìn)施加用于納米顆粒載體材料的靜電紡絲多孔和光滑聚 合物納米纖維。本發(fā)明的再一特征是促進(jìn)施加使用靜電紡絲的多孔和光滑聚合物納米纖維作為 布置納米顆粒材料的介質(zhì)。本發(fā)明再一特征是促進(jìn)靜電紡絲的多孔和光滑聚合物納米纖維的施加以供照 明。本發(fā)明的再一特征是促進(jìn)靜電紡絲的多孔和光滑納米纖維的施加以供催化。在以下給出的本發(fā)明的公開(kāi)實(shí)施方案中，提供本發(fā)明的各種這些和其他特征。要理解，前述關(guān)于本發(fā)明的一般說(shuō)明和下述詳細(xì)說(shuō)明僅僅是例舉，而不是限制 本發(fā)明。附圖簡(jiǎn)述當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，通過(guò)參考下述詳細(xì)說(shuō)明，容易獲得本發(fā)明的更加全面的理 解和許多附加的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗鼈儗⒆兊酶玫乩斫猓渲?br>
圖1是描繪適合于沉積本發(fā)明的纖維和/或納米纖維，其中包括例如摻入納米顆 粒的靜電紡絲裝置的示意圖；圖2A、2B (A)、2B (B)、2B (C)和2B (D)是使用圖1所述的方法制備的多孔聚 合物納米纖維的掃描電鏡圖象；圖3是使用圖1所述的方法制備的多孔聚合物納米纖維的透射電鏡圖象；
圖4是使用本發(fā)明的量子點(diǎn)包埋(QDE)或納米顆粒包埋(NPE)技術(shù)制備的聚合物/QD或納米顆粒復(fù)合納米纖維的透射電鏡圖象；圖5是描繪QD的QDE或NPE吸收和解吸過(guò)程的示意圖；圖6是顯示QD的QDE或NPE吸收和解吸的圖片；圖7是描繪使用QDE或NPE工藝，納米材料廢物處置的示意圖；圖8A是描繪根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，在纖維體積內(nèi)部發(fā)光化合物布置的示 意圖；圖8B是描繪根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，在纖維表面上或其附近發(fā)光化合物布 置的示意圖；圖8C是描繪根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，纖維墊的示意圖，其中纖維墊總體充 當(dāng)光學(xué)散射中心；圖8D是描繪根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，纖維墊的示意圖，其中纖維墊充當(dāng)單 獨(dú)的散射中心；圖8E是描繪根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，纖維墊的示意圖，其中纖維具有在纖 維上不同尺寸量子點(diǎn)的分布；圖9是獲自曲線“a”中的纖維墊和不含納米纖維的曲線“b”中的聚合物膜的 兩個(gè)樣品的所得光譜圖，其中各自具有相同濃度的量子點(diǎn)；圖10是闡述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，形成發(fā)光器件的方法的流程圖，其中 在靜電紡絲工藝之后，發(fā)光顆粒固定到靜電紡絲纖維上；圖11是描繪根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)的示意圖，其中發(fā)光二極管 (LED)通過(guò)封裝劑耦合光到含發(fā)光材料的纖維上；圖12是描繪根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)的示意圖，其中發(fā)光二極管 (LED)通過(guò)封裝劑耦合光，所述封裝劑在其內(nèi)含有含發(fā)光材料的纖維；和圖13示出了 PAN/Au碳納米纖維的SEM圖象(A和B)和EDX形貌圖象(C)， 其中在(C)中的白點(diǎn)表示在碳納米纖維上Au納米顆粒的位置。實(shí)施方案的詳細(xì)說(shuō)明納米纖維典型地具有實(shí)心結(jié)構(gòu)，所述實(shí)心結(jié)構(gòu)可具有在10_2000nm范圍內(nèi)的一 個(gè)維度(例如，其直徑)，而其他維度(例如長(zhǎng)度)可相當(dāng)長(zhǎng)，例如尺寸為甚至數(shù)米?？?由各種材料，其中包括聚合物、陶瓷和玻璃、溶膠凝膠、聚酰亞胺制造適合于本發(fā)明的 納米纖維，也可容易地制造材料的共混物。納米纖維的一個(gè)特征是它們小的直徑和因此高的表面積?？墒褂么颂幑_(kāi)的方 法，容易地生產(chǎn)在可見(jiàn)光數(shù)量級(jí)( 500nm)或甚至更小的納米纖維直徑，從而產(chǎn)生非常 大的表面積。聚合物納米纖維的表面可以光滑或者粗糙，例如多孔特征。納米纖維的 粗糙表面形貌通常具有比若納米纖維材料光滑時(shí)可獲得的納米纖維材料甚至更大的表面 積。在多孔表面特征的一個(gè)實(shí)例中，孔隙范圍可以是Inm-lOOOnm，孔隙的深度范圍可以 是Inm-lOOOnm。假設(shè)孔隙是在納米纖維表面內(nèi)的完美的半球形和假設(shè)若每一單位面積存 在一個(gè)孔隙，則用納米纖維內(nèi)的一半球孔替代圓面積將導(dǎo)致可計(jì)算的表面積100%增加。 其他孔隙形狀，例如圓柱形或橢圓形的形狀將增加表面積至大于100%。如圖2所示，本 發(fā)明的孔隙不僅僅是完美的半球形。不規(guī)則和不同的孔隙形狀還便于表面積提高。正因?yàn)槿绱?，本發(fā)明的孔隙可導(dǎo)致表面積增加大于或等于50%，其中包括在一些情況下，表 面積增加多達(dá)200%。納米顆粒典型地是尺寸范圍為Inm-IOOOnm的顆粒材料。盡管球是納米顆粒的 最常見(jiàn)的形狀之一，但納米顆粒材料可制成不同的形狀，例如棒、矩形、正方形和圓柱形。納米顆粒的組成可以變化。納米顆粒的最常見(jiàn)形式之一是核-殼顆粒，其中 核可以是金屬或無(wú)機(jī)化合物，可采用無(wú)機(jī)或有機(jī)材料制造殼(表面覆蓋層(capping))， 提供鈍化、環(huán)境保護(hù)或改進(jìn)的電學(xué)或光學(xué)穩(wěn)定性。這一結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)例是用癸硫醇酯 (decanthiolate)覆蓋分子覆蓋的Au納米顆粒，其他實(shí)例是CdSe/ZnS，其中ZnS殼包圍 CdSe核。表面覆蓋殼層常常具有防止顆粒彼此聚集的功能。表面覆蓋層也可決定顆粒 在溶劑內(nèi)的溶解度。也可改性殼分子，以改變納米顆粒的總體性能。 因此，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，可結(jié)合納米顆粒和靜電紡絲聚合物納米纖 維，形成復(fù)合的聚合物/納米顆粒納米纖維材料。在這一復(fù)合材料中，納米顆?？删?聚合物本體內(nèi)部，或者納米顆粒可以在納米纖維的表面上或者部分包埋在納米纖維表面 內(nèi)。其中在后一情況下，通常出現(xiàn)預(yù)料不到的材料性能，例如熒光納米顆粒的光學(xué)性能 的提高。這一提高的性能主要來(lái)自于納米顆粒的尺寸限定的性能和聚合物納米纖維的高 表面積。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，在靜電紡絲納米纖維之后，通過(guò)使用以下所述的 量子點(diǎn)表面(QDE)技術(shù)，將納米顆粒固定到聚合物納米纖維上。納米纖維的制造工序現(xiàn)參考附圖，其中在數(shù)幅附圖當(dāng)中，相同的參考標(biāo)記表示相同或相應(yīng)的部件， 圖1是描繪適合于沉積本發(fā)明的纖維和/或納米纖維的靜電紡絲裝置的示意圖。在本發(fā) 明的一個(gè)實(shí)施方案中，將顆粒(例如，可光刺激的顆粒)摻入到本發(fā)明的纖維和/或納米 纖維內(nèi)。對(duì)于使用可光刺激的顆粒的實(shí)施方案來(lái)說(shuō)，這些顆粒當(dāng)用基色光輻照時(shí)發(fā)射二 次光。在一個(gè)實(shí)施方案中，可光刺激的顆粒小于納米纖維的直徑。在圖1中，靜電紡絲裝置21包括包圍靜電紡絲元件24的腔室22。正因?yàn)槿绱耍?構(gòu)造靜電紡絲元件24，靜電紡絲纖維由其構(gòu)成的物質(zhì)，形成纖維26。靜電紡絲裝置21包 括從靜電紡絲元件24分配(dispose)并構(gòu)造的收集器28，收集纖維和/或納米纖維。在 以上列舉并通過(guò)參考引入的美國(guó)序列號(hào)Nos.10/819,942、10/819,945和10/819,916中公開(kāi) 了形成纖維和納米纖維的各種方法。靜電紡絲元件24與含靜電噴霧介質(zhì)，例如以上所述的聚合物溶液的容器供應(yīng) 源30連通。本發(fā)明的靜電噴霧介質(zhì)包括本領(lǐng)域已知的聚合物溶液和/或熔體以供擠出 纖維，其中包括擠出納米纖維材料。確實(shí)，適合于本發(fā)明的聚合物和溶劑包括例如在二 甲基甲酰胺或甲苯內(nèi)的聚苯乙烯，在二甲基甲酰胺/ 二氯甲烷混合物內(nèi)的聚己內(nèi)酯，在 蒸餾水內(nèi)的聚(環(huán)氧乙烷)，在蒸餾水內(nèi)的聚(丙烯酸)，在丙酮內(nèi)的聚(甲基丙烯酸甲 酯)，在丙酮內(nèi)的乙酸纖維素，在二甲基甲酰胺內(nèi)的聚丙烯腈，在二氯甲烷或二甲基甲酰 胺內(nèi)的聚丙交酯，和在蒸餾水內(nèi)的聚(乙烯醇)及其結(jié)合物。一般地，本發(fā)明的合適溶 劑包括聚合物可在其內(nèi)溶解的有機(jī)和無(wú)機(jī)溶劑二者。當(dāng)形成時(shí)，聚合物材料優(yōu)選是透明 材料，盡管可與充當(dāng)發(fā)光化合物的濾色器的添加劑(正如以下更加詳細(xì)地描述的)一起紡絲聚合物。提供高壓源34，維持靜電紡絲元件24在高壓下。收集器28優(yōu)選放置在離靜電 紡絲元件24頂部I-IOOcm處。收集器28可以是板或篩。典型地，通過(guò)高壓源34建立 在2000-400,000V/m之間的電場(chǎng)強(qiáng)度。典型地，收集器28接地，和從靜電紡絲元件24 通過(guò)靜電紡絲生產(chǎn)的纖維26被電場(chǎng)32導(dǎo)引到收集器28。電場(chǎng)32從靜電紡絲元件24的 尖端推動(dòng)長(zhǎng)絲或流體的液體射流42形式的纖維由其組成的物質(zhì)。供應(yīng)物質(zhì)到每一靜電紡 絲元件24中優(yōu)選與電場(chǎng)強(qiáng)度平衡，所述電場(chǎng)強(qiáng)度造成纖維由其組成的物質(zhì)的提取，以便 離開(kāi)靜電紡絲元件24的液滴形狀維持恒定。發(fā)光化合物在聚合物溶液中(或者在靜電紡 絲工藝之后或之中，引入到纖維上)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中沉積的纖維的直徑范圍 可以是50nm-數(shù)微米。正如本發(fā)明的靜電紡絲工藝所述，給出下述非限定性實(shí)例，闡述聚合物、溶劑 的選擇，擠出元件和收集表面之間的間隙距離，溶劑泵速，和電負(fù)性氣體的添加分子量為350kg/mol的聚苯乙烯溶液，二甲基甲酰胺DMF溶劑，擠出元件的尖端直徑1000微米，Al板收集器， 0.5ml/hr提供聚合物溶液的泵速，在81pm下CO2的電負(fù)性氣流，2KV/cm的電場(chǎng)強(qiáng)度，和擠出元件的尖端和收集器之間的間隙距離為17.5cm。與相關(guān)申請(qǐng)，美國(guó)序列號(hào)Νο.11/130,269(全面通過(guò)參考引入)中一樣，本發(fā)明可 使用不同的靜電紡絲元件，生成不同尺寸纖維的混合纖維的纖維墊。該纖維墊的墊子一 側(cè)可具有例如比纖維墊另一側(cè)較大的平均纖維直徑。在本發(fā)明的納米纖維中所使用的纖維可包括，但不限于，丙烯腈/ 丁二烯共聚 物，纖維素，乙酸纖維素，殼聚糖，膠原，DNA，纖維蛋白原、fibronectin，尼龍，聚
(丙烯酸)，聚(氯苯乙烯)，聚(二甲基硅氧烷)，聚(醚酰亞胺)，聚(醚砜)，聚(丙 烯酸烷酯)，聚(丙烯酸乙酯)，聚(乙基乙烯基乙酸酯)，聚(乙基-共-乙烯基乙酸 酯)，聚(環(huán)氧乙烷)，聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)，聚(乳酸_共-羥基乙酸)，聚(甲基 丙烯酸)鹽，聚(甲基丙烯酸甲酯)，聚(甲基苯乙烯)，聚(苯乙烯磺酸)，聚(苯乙烯 磺酰氟)，聚(苯乙烯-共_丙烯腈)，聚(苯乙烯-共_ 丁二烯)，聚(苯乙烯-共-二 乙烯基苯)，聚(乙酸乙烯酯)，聚丙交酯類(lèi)，聚(乙烯醇)，聚(氯乙烯)，聚(偏氟乙 烯)，聚丙烯酰胺，聚丙烯腈，聚酰胺，聚苯胺，聚苯并咪唑，聚己內(nèi)酯，聚碳酸酯，聚 (二甲基硅氧烷-共-聚環(huán)氧乙烷)，聚(醚醚酮)，聚乙烯，聚乙烯亞胺，聚酰亞胺，聚 酰胺，聚異戊二烯，聚丙交酯，聚丙烯，聚苯乙烯，聚砜，聚氨酯，聚(乙烯基吡咯烷 酮)，蛋白質(zhì)，SEBS共聚物，蠶絲，和苯乙烯/異戊二烯共聚物。另外，也可生產(chǎn)含聚合物共混物的納米纖維，只要兩個(gè)或更多種聚合物可溶于 共同的溶劑內(nèi)即可。數(shù)個(gè)實(shí)例是聚(偏氟乙烯)_共混-聚(甲基丙烯酸甲酯)，聚(甲 基丙烯酸甲酯)_共混-聚(丙烯酸烷酯)，聚苯乙烯-共混-聚(乙烯基甲基醚)，聚 (甲基丙烯酸甲酯)_共混-聚(環(huán)氧乙烷)，聚(甲基丙烯酸羥丙酯)_共混-聚(乙烯基吡咯烷酮)，聚(羥基丁內(nèi)酯)-共混-聚(環(huán)氧乙烷)，蛋白質(zhì)-共混-聚環(huán)氧乙烷聚丙 交酯-共混-聚乙烯基吡咯烷酮，聚苯乙烯-共混-聚酯，聚酯-共混-聚(甲基丙烯酸 羥乙酯)，聚(環(huán)氧乙烷)-共混-聚(甲基丙烯酸甲酯)，聚(羥基苯乙烯)-共混-聚 (環(huán)氧乙烷)。 制備相對(duì)光滑聚合物納米纖維的條件可通過(guò)以上所述的靜電紡絲技術(shù)，使用具有一種溶劑體系的上述聚合物溶液或 者具有一種組分的熔體聚合物之一，制備光滑的聚合物納米纖維。此外，除了溶劑靜電 紡絲以外，溶劑靜電紡絲工藝是與溶劑靜電紡絲技術(shù)類(lèi)似的工藝，所不同的是在溶劑靜 電紡絲工藝中不牽涉溶劑，且在靜電紡絲之前，在聚合物容器內(nèi)加熱熔體所使用的聚合 物到最多200-300°C?？墒褂脝我痪酆衔矬w系，生成光滑的纖維。用于熔體靜電紡絲的 合適的聚合物的實(shí)例包括，但不限于，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，乙烯乙烯醇，氟聚合 物，聚縮醛，聚丙烯腈，聚丙烯酸酯類(lèi)，聚酰胺，聚酰胺-酰亞胺，聚芳基醚酮，聚丁 二烯，聚丁烯，聚碳酸酯，聚酮(polyektone)，聚酯，聚醚醚酮，聚醚酰亞胺，聚醚砜， 聚醚砜，聚乙烯，聚乙烯氯化物(polyethylenechlorinate)，聚酰亞胺，聚甲基戊烯，聚苯 醚，聚苯硫醚，聚鄰苯二甲酰胺，聚丙烯，聚苯乙烯，聚氨酯，聚氯乙烯，和聚偏氯乙 火布。制備多孔聚合物納米纖維的條件溶劑靜電紡絲技術(shù)在這一實(shí)施方案中，混合2-10Wt%聚合物溶液與添加劑， 所述添加劑不揮發(fā)，但相對(duì)于聚合物具有高的介電常數(shù)，以實(shí)現(xiàn)孔隙度，在一個(gè)實(shí)施方 案中，該添加劑溶劑的介電常數(shù)為50-189。在一個(gè)實(shí)施方案中，N-甲基甲酰胺用作具 有合適高的介電常數(shù)的有機(jī)溶劑且以重量百分?jǐn)?shù)加入到溶劑混合物中。甲苯 是可與N-甲基甲酰胺一起使用的一種溶劑。在一個(gè)實(shí)施方案中，在靜電紡絲混合物中使 用甲苯作為混合物的較大重量百分?jǐn)?shù)，例如范圍為80-99wt%。在圖2和3中作為實(shí)例， 示出了由這些甲苯/甲基甲酰胺/PMMA生產(chǎn)的多孔聚(甲基丙烯酸甲酯)PMMA聚合物 納米纖維。靜電紡絲的條件緊密遵照以上所述的實(shí)例，所不同的是包括甲苯，用甲基甲 酰胺取代二甲基甲酰胺，和用PMMA替代聚苯乙烯。觀察使用這一方法獲得的平均孔度取決于在紡絲溶液內(nèi)的添加劑的重量分?jǐn)?shù)。 對(duì)于范圍為2%和20wt% WN-甲基甲酰胺證明了這一效果。在超過(guò)20%的水平下，發(fā) 現(xiàn)孔隙太大，以致于無(wú)法維持納米纖維的圓柱形形狀。在這些條件下，多孔纖維傾向于 坍塌且折疊成肋條，如圖2A和圖3所示。圖2A示出了在靜電紡絲條件+20KV，1.0ml/hr,收集器接地下制造的多 孔PMMA納米纖維的掃描電鏡(SEM)圖象。樣品用溶劑濃度為(a)98%甲苯，2% N-甲基甲酰胺，(b)95%甲苯，5% N-甲基甲酰胺，(c)90%甲苯，10% N-甲基甲酰 胺，(d)80% 甲苯，20%N_ 甲基甲酰胺。圖 2A、2B (A) > 2B (B)、2B(C)和 2B(D)圖 2A、2B(A)、2B(B)、2B (C)和2B (D)示出了在較低的放大倍率下，在靜電紡絲條件 +20KV, 1.0ml/hr,收集器接地下制造的多孔PMMA納米纖維的額外的掃描電鏡(SEM) 圖象。樣品用溶劑濃度為(a)98%甲苯，2% N-甲基甲酰胺，(b)95%甲苯，5% N-甲 基甲酰胺，(C)90%甲苯，10% N-甲基甲酰胺，(d)80%甲苯，20% N-甲基甲酰胺。在圖2A和2B中，顯而易見(jiàn)的是，添加高介電常數(shù)的溶劑，例如N_甲基甲酰胺使所得納米纖維多孔和最終成為肋條形狀，相比之下采用單一溶劑體系制備的光滑納米纖維具有圓的、圓柱形形狀。對(duì)于采用較低濃度N-甲基甲酰胺，例如2%-5%制備 的納米纖維來(lái)說(shuō)，孔結(jié)構(gòu)傾向于變得略微更加伸長(zhǎng)，特別是沿著所得納米纖維的縱向方 向，而不是在納米纖維表面上完美的球形或圓形形狀。當(dāng)N-甲基甲酰胺的濃度增加 10%-20%時(shí)，圓形孔隙沿著所得納米纖維的縱向傾向于變得甚至更加伸長(zhǎng)。當(dāng)N-甲基 甲酰胺的濃度達(dá)到20%時(shí)，孔隙開(kāi)始彼此合并，并在納米纖維表面上形成非常粗糙的表 面特征。這些特征的特征可在于，在一定的實(shí)驗(yàn)條件下為圓形孔隙，且在5%-10%重 量比的N-甲基甲酰胺下，清楚地觀察到存在閾值，其中孔度顯著增加和形狀變得更加伸 長(zhǎng)。觀察到，從輕微伸長(zhǎng)的形狀到橢圓形狀的在納米纖維范圍內(nèi)的孔隙，且長(zhǎng)徑比 范圍為1.1 1-10 1?？紫恫糠职裨诩{米纖維的表面內(nèi)，和在一些情況下，具有 5-lOOnm的估計(jì)深度，盡管較小的孔深度不可能容易地檢測(cè)?？紫毒哂?-lOOnm的估計(jì) 長(zhǎng)度，盡管較小的孔長(zhǎng)度不可能容易地檢測(cè)。孔隙因此暴露了納米纖維的內(nèi)部表面，從 而與不具有孔隙的類(lèi)似直徑的納米纖維相比，提供增加的表面積。相鄰的孔隙可通過(guò)納 米纖維壁材完全彼此分離，或者相鄰孔隙可部分層疊，從而在納米纖維內(nèi)形成較大的空 腔。適合于本發(fā)明的其他高介電常數(shù)的溶劑的實(shí)例包括，但不限于，N-甲基甲酰 胺，N-甲基乙酰胺，N-甲基丙酰胺，N-乙基乙酰胺，N-丙基丙酰胺，甲酰胺，N-丁 基乙酰胺，N-乙基甲酰胺。其他的相容溶劑包括，但不限于，甲苯，二甲基甲酰胺，氯 仿，二氯甲烷，二甲基乙酰胺和丙酮。聚合物包括，但不限于，聚(甲基丙烯酸甲酯)， 聚(甲基丙烯酸丁酯)，聚(甲基丙烯酸芐酯)，聚(己內(nèi)酯)，聚(乙烯醇)，聚(丙烯 腈)，聚(碳酸酯)及其共混物。采用二元聚合物體系靜電紡絲，接著聚合物模板除去的熔體靜電紡絲在這一 實(shí)施方案中，以上所述的熔體靜電紡絲工藝是與溶劑靜電紡絲技術(shù)類(lèi)似的工藝，所不同 的是，在熔體靜電紡絲工藝中不牽涉溶劑，且在靜電紡絲之前，在聚合物容器內(nèi)加熱熔 體所使用的聚合物到最多200-300°C。對(duì)于在所得納米結(jié)構(gòu)內(nèi)的孔隙度來(lái)說(shuō)，可通過(guò)靜電 紡絲不混溶的聚合物共混物，獲得多孔聚合物納米纖維，其中一種聚合物充當(dāng)主鏈(或 第一基礎(chǔ)成分)，而另一聚合物充當(dāng)模板(或第二基礎(chǔ)成分)。在本發(fā)明的這一實(shí)施方案 中，不存在這兩種聚合物的共同溶劑。一旦在靜電紡絲工藝中形成納米纖維膜，則可通 過(guò)在可從納米纖維中提取模板聚合物且不溶解主鏈聚合物的合適溶劑內(nèi)浸泡膜結(jié)構(gòu)，除 去模板聚合物。報(bào)道了使用溶劑基聚合物納米纖維靜電紡絲，使用模板聚合物生成多孔 聚合物納米纖維。以下是在此通過(guò)參考引入的參考文獻(xiàn)的列舉Madhugiri, S., W.L.Zhou, et al. (2003)." Electrospunmesoporous molecular sieve fibers." Microporous and Mesoporous Materials 63 (1-3) 75-84.Han, S.O., W.K.Son, et al. (2004). “ Preparation of porous ultra-fine fibres via selective thermal degradation of electrospun polyetherimide/poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hyd roxyvalerate) fibres." Polymer Degradation and Stability 86 (2) 257-262.Li, X.S.and G.Y.Nie (2004). " Nano-porous ultra-high specific surface ultrafine fibers." Chinese Science Bulletin49 (22) 2368-2371.
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Zhang, L.F.and Y.L.Hsieh (2006). " Nanoporous ultrahigh specific surface polyacrylonitrile fibres." Nanotechnologyl7 (17) 4416-4423.二元聚合物實(shí)例在這一實(shí)例中使用主鏈聚合物聚(乙酸乙烯酯)(PVAc)和模 板聚合物聚(b_羥基丁酸酯)(PHB)。加熱PVAc的不混溶聚合物共混物到90-200°C并進(jìn) 行靜電紡絲，形成聚合物納米纖維膜。然后將所得納米纖維膜置于具有二氯甲烷溶劑的 索氏提取器內(nèi)8小時(shí)，完全除去PHB聚合物。形成多孔PVAc聚合物膜。與靜電紡絲聚合物溶液有關(guān)的一般實(shí)驗(yàn)工序也應(yīng)用到由聚合物熔體靜電紡絲 上。然而，由于需要較高的電壓，因此常規(guī)地在真空下進(jìn)行靜電紡絲。在關(guān)于熔體紡 絲納米纖維的文獻(xiàn)中，平均纖維直徑看起來(lái)大于范圍為10-200微米的相同聚合物的溶 劑-靜電紡絲納米纖維。在本發(fā)明中，在電負(fù)性氣體環(huán)境內(nèi)靜電紡絲納米纖維，從而生 產(chǎn)主鏈和模板聚合物的納米纖維。使用索氏提取，在沒(méi)有改變主鏈聚合物結(jié)構(gòu)和形貌的 情況下，從聚合物納米纖維膜中提取出模板聚合物。索氏提取器是一種已知的實(shí)驗(yàn)室裝 置，它可用于從在提取所使用的溶劑內(nèi)具有有限溶解度的固體材料中提取雜質(zhì)。納米纖維包埋工序與以上所述的或者在其他情況下制備纖維和納米纖維的纖維墊所使用的制備工 序無(wú)關(guān)，在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明使用新型方法在纖維墊內(nèi)包埋納米顆粒。這一簡(jiǎn)單 的一步技術(shù)在處理、儲(chǔ)存、廢物回收、處置中和在以下詳述的具體產(chǎn)品內(nèi)使用納米顆粒 中提供各種應(yīng)用。納米顆粒滲濾對(duì)于圖4的結(jié)果來(lái)說(shuō)，在本發(fā)明中，通過(guò)此處稱(chēng)為量子點(diǎn)包埋(QDE)技術(shù)或此 處更一般地稱(chēng)為納米顆粒包埋(NPE)技術(shù)的簡(jiǎn)單的一步技術(shù)，制造量子點(diǎn)(QD)或納米 顆粒包埋的聚合物納米纖維結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵诒景l(fā)明中所使用的許多納米顆粒不是量子點(diǎn)。 在這一方法中，將預(yù)靜電紡絲聚合物納米纖維浸漬在不會(huì)溶解聚合物，但輕微地溶脹聚 合物的量子點(diǎn)溶液內(nèi)?？稍诒景l(fā)明中，使用常規(guī)的膠體合成方法，制造量子點(diǎn)或納米顆 粒溶液。所得納米顆粒和/或量子點(diǎn)在有機(jī)溶劑內(nèi)，其濃度范圍為10_150μιηΟ1/1。納 米顆粒或量子點(diǎn)溶液的溫度在20-25°C的室溫下。在QDE或NPE工藝過(guò)程中，聚合物納米纖維因溶劑滲濾到聚合物內(nèi)，軟化并打 開(kāi)聚合物網(wǎng)絡(luò)，從而導(dǎo)致溶脹。納米顆?；蛄孔狱c(diǎn)從溶液移動(dòng)到聚合物表面上，這是因 為例如在溶液內(nèi)納米顆粒或量子點(diǎn)的布朗運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的。因此，在納米顆?；蛄孔狱c(diǎn)溶液 內(nèi)浸漬纖維5秒-72小時(shí)的時(shí)間段將吸收納米顆粒或量子點(diǎn)。然后，所得納米結(jié)構(gòu)可在 恒定溶劑流速下漂洗20-30秒，以確保除去任何松散固定的表面納米顆?；蛄孔狱c(diǎn)。在 這一實(shí)例中，將所得納米膜置于清潔的顯微鏡載片上，并在使用之前，允許在室溫下干燥。在圖4所示的透射電鏡圖象中，在納米纖維的外側(cè)和內(nèi)側(cè)二者上均可見(jiàn)單獨(dú)的納米顆粒或量子點(diǎn)。從這一和其他圖象中觀察到最小的聚集。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，可通過(guò)數(shù)個(gè)參數(shù)，例如浸漬時(shí)間、納米顆粒的溶 液濃度、溶劑組成和實(shí)驗(yàn)溫度，控制在聚合物納米纖維上納米顆?；蛄孔狱c(diǎn)的表面堆積 密度。在溶劑存在下，這些因素將影響聚合物納米纖維的溶脹。此外，升高的溫度可加 速在布朗運(yùn)動(dòng)過(guò)程中納米顆粒或量子點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。升高的溫度典型地低于聚合物的玻璃化 轉(zhuǎn)變溫度并低于QDE溶劑的沸點(diǎn)，通常在50-100°C的溫度范圍內(nèi)。納米顆粒包埋實(shí)例在己烷內(nèi)的Au 2nm納米顆粒。聚合物納米纖維聚(甲基 丙烯酸甲酯)(PMMA)。在PMMA納米纖維膜存在下，加熱Au 2nm納米顆粒到50°C。 盡管所施加的溫度比PMMA的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低得多，但PMMA納米纖維沒(méi)有改變其結(jié) 構(gòu)和形貌。然而，所施加的溫度有助于軟化聚合物并允許納米顆粒更加自由地運(yùn)動(dòng)到納 米纖維的亞表面內(nèi)。同樣重要的是，升高的溫度有助于加速納米顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)并允許 發(fā)生比較快速的包埋過(guò)程。上述結(jié)果表明，本發(fā)明的聚合物納米纖維墊結(jié)構(gòu)可捕獲QD(量子點(diǎn))和/或納 米顆粒。認(rèn)為顆粒吸附到納米纖維上的一種機(jī)理是借助在聚合物/液體界面內(nèi)顆粒的布 朗運(yùn)動(dòng)，但其他機(jī)理也可起作用。攜帶納米顆粒的溶劑首先軟化聚合物納米纖維表面層 并打開(kāi)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。然后顆粒移動(dòng)到聚合物基體內(nèi)(例如，由于布朗運(yùn)動(dòng)或其他機(jī)理)。 這是通?；ㄙM(fèi)小于1分鐘的過(guò)程。然而，溶劑性能、環(huán)境溫度和納米纖維與納米顆粒的 表面化學(xué)的作用可影響吸收時(shí)間。這些因素例如可顯著改變納米顆粒和納米纖維的吸附 性能，這便于這一 QDE技術(shù)的數(shù)種不同的應(yīng)用。顆粒吸附的其他機(jī)理可包括顆粒簡(jiǎn)單地捕獲在納米纖維墊內(nèi)，這可以是唯一的 機(jī)理，若含待吸附的納米顆粒的流體不是納米纖維墊內(nèi)納米纖維用溶劑的話。在一個(gè)實(shí)施方案中，可考慮QDE或NPE工藝是可逆的過(guò)程。在這一實(shí)施方案 中，QD/納米顆粒吸附到聚合物納米纖維表面上，這是因?yàn)槿軇┤苊浶Ч?即打開(kāi)聚合 物網(wǎng)絡(luò))和布朗運(yùn)動(dòng)(即顆粒遷移到聚合物表面/亞表面上)所致。這一過(guò)程消耗顆粒， 直到在界面處，溶液內(nèi)的顆粒濃度達(dá)到溶劑/聚合物的平衡狀態(tài)。由于這一平衡狀態(tài)， 因此人們預(yù)期在純?nèi)軇﹥?nèi)浸漬QD-負(fù)載的聚合物納米纖維的隨后工藝使顆粒帶出聚合物 納米纖維材料。圖5圖示了這一工藝，且在圖6中反復(fù)證明。在圖5和6所示的工藝中，在QDE工藝過(guò)程中，尺寸2nm的Au納米顆粒(NP) 被吸附到聚合物納米纖維墊上，并在解吸/解-固定工藝中釋放回溶劑中。小量聚合物 溶解溶劑，例如二甲基甲酰胺(DMF)有助于促進(jìn)QD的解吸工藝。本發(fā)明的納米纖維 墊可具有足夠小的孔度，以便能有效地過(guò)濾出(或捕獲)納米顆粒材料，其中包括量子 點(diǎn)。因此，將納米材料的懸浮液過(guò)濾通過(guò)甚至在溶劑內(nèi)不溶脹的納米纖維可捕獲并濃縮 納米顆粒。然后可使用這些納米纖維墊(如下所述)安全地處置納米材料，和在具體應(yīng) 用中，從這種過(guò)濾器中回收納米材料仍然可以是有用的。納米顆粒包埋的應(yīng)用領(lǐng)域1.0納米材料運(yùn)輸目前，運(yùn)輸納米材料的一種常見(jiàn)的運(yùn)輸方法是在溶液內(nèi)，以便最小化顆粒聚 集，因?yàn)橥ǔＳ门c一些溶劑相容的表面活性劑層涂布NP。然而，處理NP膠體懸浮液產(chǎn)生兩個(gè)重要的安全擔(dān)心。一個(gè)安全擔(dān)心是納米材料的未知毒性，和結(jié)果當(dāng)存在運(yùn)輸瓶子 的偶爾溢流/或破碎時(shí)，納米材料泄漏，從而產(chǎn)生安全危險(xiǎn)。另一安全擔(dān)心是使用有機(jī) 溶劑攜帶納米顆粒。這種有機(jī)溶劑通常被視為本身是有毒的化學(xué)品。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)使用靜電紡絲納米纖維材料作為載體，可解 決這些問(wèn)題。可使用聚合物納米纖維材料作為納米顆粒的吸附劑?？蓴y帶不具有溶劑的 固體形式的納米顆粒。以上所示的TEM顯微數(shù)據(jù)證明聚合物基體可充當(dāng)納米顆粒的空間 分離器，以防止聚集或聚結(jié)。在其中使用納米結(jié)構(gòu)的這一實(shí)施方案中提供許多優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)包括_低成本的材料 _低安全危險(xiǎn)，和-比較容易運(yùn)輸。在這一實(shí)施方案中，顆粒的捕獲部分依賴(lài)于納米纖維墊的溶脹。在其他應(yīng)用 中，納米纖維墊可僅僅起到過(guò)濾器的作用，從待過(guò)濾多層溶液中捕獲納米顆粒。這些應(yīng) 用不如其中選擇對(duì)溶液具有反應(yīng)性的納米纖維墊材料的那些應(yīng)用有利。在其中納米纖維 墊材料對(duì)含納米顆粒的溶液不具有反應(yīng)性的情況下，人們預(yù)期當(dāng)繼續(xù)過(guò)濾時(shí)，納米顆粒 存在一定程度的聚集。在一些運(yùn)輸應(yīng)用中，聚集可能是有害的，除非納米顆粒的回收提 供從納米纖維過(guò)濾器中單獨(dú)釋放納米顆粒的機(jī)理。2.0納米材料的廢物回收和處置廢物回收盡管快速地開(kāi)發(fā)了納米顆粒(NP)的研究，但制備結(jié)構(gòu)確定的均勻納 米材料的成本仍然非常高。因此，在生產(chǎn)和應(yīng)用工藝中，需要回收NP或QD。聚合物 納米纖維結(jié)構(gòu)可用作NP或QD廢物回收材料。這一應(yīng)用的一個(gè)實(shí)例是在合成NP或QD 之后，從反應(yīng)容器中，在漂洗溶液內(nèi)收集納米顆粒。這一漂洗溶液通常含有顯著大量的 納米材料，特別是對(duì)于高濃度的合成來(lái)說(shuō)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，將聚合物納米 纖維墊嵌入到含NP或QD的漂洗溶液內(nèi)，并吸附納米顆粒。針對(duì)圖5描述的工序可用于 再回收納米顆粒。這一再回收將提供下述優(yōu)點(diǎn)-降低制備成本，和-容易使用。在這一實(shí)施方案中，顆粒的捕獲部分依賴(lài)于以上所述的納米纖維墊的溶脹。在 其他廢物回收應(yīng)用中，納米纖維墊可聚集充當(dāng)過(guò)濾器，從待過(guò)濾的溶液中捕獲納米顆 粒。這些應(yīng)用不如其中選擇對(duì)溶液具有反應(yīng)性的納米纖維墊材料的那些應(yīng)用有利。在 其中納米纖維墊材料對(duì)含納米顆粒的溶液不具有反應(yīng)性的情況下，人們預(yù)期當(dāng)繼續(xù)過(guò)濾 時(shí)，納米顆粒存在一定程度的聚集。在一些運(yùn)輸應(yīng)用中，聚集可能是有害的，除非納米 顆粒的回收提供從納米纖維過(guò)濾器中單獨(dú)釋放納米顆粒的機(jī)理。廢物處置盡管許多納米材料NP或QD的毒理學(xué)是未知的，但認(rèn)為它尤其高， 因?yàn)樗鼈兙哂懈叩姆磻?yīng)性和超小的尺寸。將小的納米顆粒轉(zhuǎn)化成較大的本體材料的工藝 將顯著降低材料的毒性。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，QDE工藝用于納米材料的廢物處 置，正如7所示。這一工藝牽涉QDE顆粒吸收到聚合物納米纖維結(jié)構(gòu)和隨后的煅燒工序，以熔融納米顆粒。這一工藝相對(duì)簡(jiǎn)單且沒(méi)有牽涉復(fù)雜的工序和昂貴的設(shè)備。在如上所述的這一實(shí)施方案中，顆粒的捕獲部分依賴(lài)于納米纖維墊的溶脹。在 其他廢物處置應(yīng)用中，納米纖維墊可聚集充當(dāng)過(guò)濾器，從待過(guò)濾的溶液中捕獲納米顆 粒。由于在這一應(yīng)用中納米顆粒的回收不是擔(dān)心的問(wèn)題，因此使用為選擇對(duì)溶液具有反 應(yīng)性的納米纖維墊材料不是重要的擔(dān)心問(wèn)題。納米材料的廢物回收和處置實(shí)例納米顆粒在己烷內(nèi)暗棕色的Au2-nm 核-殼納米顆粒。聚合物納米纖維白色的聚(丙烯腈)(PAN)靜電紡絲納米纖維。將 PAN靜電紡絲成納米纖維膜形式并置于Au 2-nm納米顆粒溶液內(nèi)2_4小時(shí)以供QDE工 藝。在這一 QDE工藝最后，納米纖維墊變?yōu)榘底厣?，從而表明納米顆粒吸附到膜上。 然后將納米顆粒負(fù)載的PAN納米纖維膜置于管狀爐內(nèi)并在450-600°C下，在空氣中煅燒2 小時(shí)。在這一加熱工藝過(guò)程中，在納米顆粒上的表面有機(jī)覆蓋分子被燒掉，從而留下聚 集形式的Au納米顆粒。
這一方法的優(yōu)點(diǎn)包括-低成本聚合物納米纖維材料，-低成本的廢物加工工序，不需要昂貴的設(shè)備，和-當(dāng)使用常規(guī)的廢物處置技術(shù)(溶劑蒸發(fā)和燃燒)時(shí)，最小化納米材料再引入到 環(huán)境內(nèi)的可能性。使用納米纖維/聚合物薄膜的優(yōu)點(diǎn)盡管聚合物薄膜材料理論上可用于相同的目的，但與薄膜材料相比，聚合物納 米纖維結(jié)構(gòu)存在數(shù)個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)，其中包括-較高的表面積。由于纖維直徑小，因此通過(guò)納米顆粒可接近更多的表面；和-在墊子內(nèi)的納米纖維的堆積結(jié)構(gòu)。在薄膜材料的QDE工藝中，NP/QD可僅 僅接近薄膜材料的表面/亞表面。對(duì)于靜電紡絲的納米纖維來(lái)說(shuō)，高度多孔的堆積結(jié)構(gòu) 提供大得多可接近的表面以供QD/NP固定到相同量的材料上。3.0發(fā)光納米結(jié)構(gòu)固態(tài)發(fā)光(SSL)是指利用發(fā)光二極管(LED)、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)或聚合 物發(fā)光二極管(PLED)作為發(fā)光源而不是電燈絲(electricalfilament)或氣體的發(fā)光類(lèi)型。 常規(guī)可獲得的SSL器件通常由被磷光體包圍的LED組成，其中所述磷光體由通常大于 2mm的顆粒組成。盡管磷光體材料具有良好的發(fā)光性能，但有限數(shù)量的波長(zhǎng)導(dǎo)致存在低 效和差的光譜質(zhì)量問(wèn)題。量子點(diǎn)材料成為制造SSL材料的強(qiáng)力候選物，因?yàn)樗鼈兊牧６?小，通常范圍為1-lOnm，從而導(dǎo)致具有可高度微調(diào)的光學(xué)性能。量子點(diǎn)是其尺寸數(shù)量級(jí)等于或小于在室溫下電子尺寸(deBroglie波長(zhǎng))的納米 顆粒。當(dāng)量子點(diǎn)的尺寸大致等于或小于電子的deBroglie波長(zhǎng)時(shí)，產(chǎn)生人工約束電子的 電勢(shì)井。這一電勢(shì)井的尺寸決定了電子可獲得的量子化能級(jí)，正如基本量子機(jī)理中的 "particle-in-a-box"解決方案所述。由于能級(jí)決定了量子點(diǎn)的熒光波長(zhǎng)，因此僅僅改變
量子點(diǎn)的尺寸將一級(jí)近似地改變量子點(diǎn)輻射可見(jiàn)光時(shí)的顏色。因此，量子點(diǎn)的量子約束 效應(yīng)直接影響從各量子點(diǎn)中發(fā)射出的光，和可通過(guò)組裝不同尺寸的量子點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)寬譜的 顏色。典型的量子點(diǎn)包括可被具有較高帶隙的無(wú)機(jī)材料殼包圍的納米晶體核。用確保與各種溶劑 相容的外部有機(jī)層覆蓋這一結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的上下文中，整個(gè)組裝件(即， 納米晶體核，較高帶隙材料的殼，和有機(jī)覆蓋層)統(tǒng)稱(chēng)為量子點(diǎn)。這一量子點(diǎn)的代表 性實(shí)例由被硫化鋅殼包圍且用有機(jī)配體，例如三辛基氧化膦覆蓋的硒化鎘納米晶體核組 成。這一核殼結(jié)構(gòu)由 Evident Technologies of Troy, NY 銷(xiāo)售?？捎筛鞣N材料，其中包括，但不限于，至少一種硅、鍺、磷化銦、磷化鎵銦、 磷化銦、硫化鎘、硒化鎘、硫化鉛、氧化銅、硒化銅、磷化鎵、硫化汞、硒化汞、氧化 鋯、氧化鋅、硫化鋅、硒化鋅、硅酸鋅、硫化鈦、氧化鈦和氧化錫等制造量子點(diǎn)的納米 晶體核。對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)，尤其有用的是具有至少一個(gè)CdSe、InGaP> InP, GaP和ZnSe
核的量子點(diǎn)。由這一納米晶體核產(chǎn)生量子點(diǎn)的光學(xué)性能。量子點(diǎn)以在低介電常數(shù)(低K)有機(jī)溶劑，例如甲苯內(nèi)的膠態(tài)分散體形式可商 購(gòu)。然而，量子點(diǎn)經(jīng)歷相互吸引且可聚集，這可干擾其量子行為并改變其性能特征。 例如，已知聚集將降低量子點(diǎn)的發(fā)光效率，并已知引起發(fā)射頻率紅移，這是因?yàn)槟芰哭D(zhuǎn) 移到因聚集導(dǎo)致形成的較大點(diǎn)上。參見(jiàn)J.Rodriguez-Viejo，K.F.Jensen, H.Mattoussi, J.Michel, B.O.Dabbousi and Μ.G.Bawendi, Applied PhysicsLetters, vol.70 (1997), no.16, 第21頁(yè)，其全部?jī)?nèi)容在此通過(guò)參考引入。由于人眼對(duì)輕微的顏色變化敏感，因此顆粒聚 集可對(duì)來(lái)自發(fā)光源的光的質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。在極端情況下，聚集可導(dǎo)致來(lái)自量子點(diǎn)的 光致發(fā)光猝滅。圖8A和8B是描繪可光刺激纖維(LF)2，其中包括例如置于或者納米纖維表面上 或者納米纖維本體內(nèi)的發(fā)光顆粒4(即，以下公開(kāi)的化合物之一)的示意圖。更具體地， 圖8A是描繪在纖維2的體積內(nèi)分配發(fā)光顆粒4(例如，可光刺激顆粒，例如量子點(diǎn)半導(dǎo) 體材料或納米磷光體)的示意圖，正如圖8A中以納米纖維形式所描繪的。圖8B是描繪 在纖維2的表面上或附近發(fā)光顆粒4分配的示意圖，正如圖8B中以納米纖維形式所描繪 的。圖8C是描繪根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的纖維墊6的示意圖，其中纖維墊6總體充 當(dāng)光學(xué)散射中心。在這一結(jié)構(gòu)中，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，可刺激的顆粒(盡管沒(méi) 有清晰地示出)在整個(gè)纖維墊厚度h上與納米纖維2結(jié)合分配。納米纖維2累積提供散 射位點(diǎn)以供激發(fā)(或初級(jí))光，從而在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，提高泵源光和可刺激顆 粒4之間相互作用的可能性。圖8D是描繪根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的纖維墊6的示意圖，其中以單獨(dú)的散 射中心形式示出了纖維2。納米纖維2單獨(dú)地提供散射位點(diǎn)以供激發(fā)(或初級(jí))光，從而 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，提高泵源光和可刺激顆粒4之間相互作用的可能性。因此，在以下更加詳細(xì)地描述的本發(fā)明的各種實(shí)施方案中，提供一種器件，它 包括例如在圖8C和8D中示出的纖維墊以供來(lái)自纖維墊的可刺激的發(fā)射。纖維墊6包括 平均纖維直徑范圍為100-2000nm的納米纖維，和與納米纖維結(jié)合分配的多個(gè)光可刺激的 顆粒。一旦在波長(zhǎng)λ處接收基色光，則可刺激顆粒4可產(chǎn)生二次光發(fā)射。平均纖維直 徑的大小與波長(zhǎng)λ相當(dāng)，以便在用于基色光的纖維墊內(nèi)提供散射位點(diǎn)。平均纖維直徑范圍為100-2000nm，或更合適地為300nm_600nm，或更合適地為 400nm_500nm。平均纖維直徑范圍為波長(zhǎng)λ的0.50-1.50倍，或更合適地在波長(zhǎng)λ的 0.9-1.10倍范圍內(nèi)。波長(zhǎng)λ在100-2000nm范圍內(nèi)，或更合適地為400-500nm。纖維墊 6的厚度范圍為0.1-2000微米，或更合適地范圍為1-500微米。
在本發(fā)明的各種實(shí)施方案中，可刺激顆粒4除了或另外包括量子點(diǎn)材料以外，還包括例如納米磷光體。納米磷光體，例如在以下列舉的那些和其他適合于本發(fā)明。合 適的納米磷光體的實(shí)例包括，但不限于1.稀土摻雜的金屬氧化物，例如 Y203:Tb，Y203:Eu3+，Lu203:Eu3+，CaTi03:Pr3+， CaO:Er3+, (GdZn) 0:Eu + ；2.稀土摻雜的釔鋁石榴石(YAG)，例如YAG:Ce3+;3.稀土摻雜的氧化鋯，例如 Zr02:Sm3+，ZrO2Er3+；4.稀土摻雜的釩酸鹽(YV04:Eu)和磷酸鹽(La，Ce，Tb) PO4 ；5.由寄主(host)材料(例如，Gd2O3, GdO2S, PbO, ZnO, ZnS, ZnSe)和摻 雜劑(Eu，Tb，Tm和Mn)組成的摻雜材料；和6.硫化鋅和硒化鋅的金屬摻雜形式(例如，ZnS:Mn2+，ZnS:Cu+)。對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)尤其有用的是納米磷光體，其中包括至少一種稀土摻雜的 YAG，摻雜ZnS和摻雜ZnSe。此外，如隨后更加詳細(xì)地描述的，可刺激的顆粒4可包括多個(gè)彩色特征 (color-distinctive)的光發(fā)射器(S卩，不同尺寸的量子點(diǎn)的分布或納米磷光體的分布)，它 們將由基色光產(chǎn)生各自的二次光發(fā)射，并進(jìn)而形成顯色指數(shù)大于70或大于80的所得白 光。圖8E是描繪根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的纖維墊6的示意圖，其中纖維具有在纖維 上不同尺寸量子點(diǎn)的分布。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)在高表面積介質(zhì)，例如納米纖維的纖維墊上 分散可刺激顆粒4，含有納米纖維2和可刺激顆粒4 (例如，量子點(diǎn))的纖維墊6的發(fā)射效 率增加到高于在膜內(nèi)分散發(fā)光顆粒的平面堆積物(packing)所實(shí)現(xiàn)的那些。結(jié)果，在本發(fā) 明的一個(gè)實(shí)施方案中，這一納米纖維墊結(jié)構(gòu)可捕獲LED發(fā)射的光子，其效率高于在膜內(nèi) 分散量子點(diǎn)的情形，且在可見(jiàn)光波長(zhǎng)下再輻射，其強(qiáng)度大于采用平面堆積的發(fā)光顆?？?能的強(qiáng)度。此外，使用具有表面孔隙的納米纖維提高這一效果，正如隨后所述。盡管沒(méi)有限制于任何特定的理論，但從纖維2中發(fā)射的光取決于纖維直徑，纖 維上的孔隙大小，光波，纖維相對(duì)于光的取向和纖維的折射指數(shù)。纖維中的聚合物的實(shí) 際折射指數(shù)范圍為 1.3-1.6。Van deHulst在 Light Scattering by Small particles, Dover, 1957 中曾經(jīng)詳述了輕微吸收材料的長(zhǎng)纖維(它可以以與本發(fā)明納米纖維結(jié)構(gòu)類(lèi)似的方式起作 用)的光散射效率曲線的實(shí)例。在早期的研究中，對(duì)于300nm的入射光來(lái)說(shuō)，最大光散 射的尺寸參數(shù)(η倍纖維直徑/波長(zhǎng))為3.14和散射效率(Q)Q1 = 4.2。對(duì)于600nm入 射光，尺寸參數(shù)為1.6，Q1為2。因此，在纖維墊內(nèi)可能捕獲的較短波長(zhǎng)的光(認(rèn)為常常 在本發(fā)明中使用)是較長(zhǎng)波長(zhǎng)光的2倍。這一現(xiàn)象的替代解釋是，平均來(lái)說(shuō)，在400nm 處光通過(guò)大致設(shè)計(jì)的納米纖維材料的光學(xué)路徑長(zhǎng)度(OPL)比600nm光的OPL長(zhǎng)。應(yīng)用 到本發(fā)明的這一現(xiàn)象暗含可由纖維墊內(nèi)纖維的光散射特征獲得光發(fā)射的提高(即，以纖 維充當(dāng)散射中心，和纖維墊充當(dāng)介質(zhì)，更加有效地約束纖維墊介質(zhì)內(nèi)的激發(fā)光，從而允 許激發(fā)光在其于纖維墊內(nèi)的停留時(shí)間期間，與光發(fā)射器相互作用的較大可能性)。例如，在本發(fā)明中，典型的激發(fā)頻率是450nm下的藍(lán)光。為了產(chǎn)生白光，該結(jié) 構(gòu)需要在450nm-800nm的寬頻范圍內(nèi)發(fā)射輻射線。通過(guò)制備其中在墊子6內(nèi)納米纖維4 的平均直徑與激發(fā)源(即450nm)大致相同的納米纖維結(jié)構(gòu)，通過(guò)光散射(即，激發(fā)源的OPL長(zhǎng))，激發(fā)頻率可有效地捕獲在納米纖維結(jié)構(gòu)內(nèi)。這將增加激發(fā)源引發(fā)熒光并產(chǎn)生白光的可能性。相反，通過(guò)發(fā)光化合物的熒光產(chǎn)生的較長(zhǎng)波長(zhǎng)的發(fā)射被纖維墊內(nèi)的納米 纖維不那么有效地散射，且更加可能從纖維墊結(jié)構(gòu)中射出且散射最小。在這些條件下， 光散射/光子性能作為波長(zhǎng)和纖維直徑的函數(shù)得到改進(jìn)。除了納米纖維的光散射效果以外，尺寸數(shù)量級(jí)為150nm或庚大的表面孔隙還將 在不同程度上散射光，這取決于波長(zhǎng)?？墒褂萌缟纤龅母吆偷徒殡姵?shù)的溶劑的溶劑 混合物，在靜電紡絲納米纖維內(nèi)制造這一表面孔隙。可使用van der Hulst在Light Scatter by SmallParticles (Dover, 1957)中禾口 Bohren 與 Huffman 在 Absorption andScattering of Light by Small Particles (Wiley, 1983)中所述的方法，容易地計(jì)算在納米纖維上這些孔隙的散 射效率。例如，完全包埋在聚(甲基丙烯酸甲酯)內(nèi)的直徑為150nm的孔隙的散射效率 在400nm下為0.334，但在750nm下為僅僅0.062。由于孔度可以小于纖維直徑，因此 多個(gè)孔隙可布置在每一纖維上，如圖2所示，以便在不同波長(zhǎng)之間提供甚至更大的光散 射差。這一效應(yīng)反映(mirror)以上所述的納米纖維并產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，其中與較低波長(zhǎng)相 比，較短波長(zhǎng)被多孔納米纖維有效得多地散射。在以下的討論中，這一波長(zhǎng)依賴(lài)的光散 射效率差異(這是由于包埋孔隙和納米纖維二者所致)被統(tǒng)稱(chēng)為納米纖維的性能。多孔 納米纖維的這一性能在例如以下所述的照明中可以是有利的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，纖維墊6包括許多納米纖維層(如圖8C所示)。 這些層中的納米纖維2單獨(dú)地起到入射激發(fā)光的散射中心的作用。典型地，納米纖維的 平均直徑大致等于激發(fā)源波長(zhǎng)(即200-500nm)。此外，在纖維內(nèi)的層數(shù)可以典型地形成 厚度范圍為0.1-2000微米的纖維墊6，但較薄的數(shù)值，例如0.01微米和較厚的數(shù)值，例如 3000微米是合適的。較薄的層不可能“捕獲”入射的激發(fā)光，和較厚的層可決不是散射 來(lái)自量子點(diǎn)的誘導(dǎo)光。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，可刺激的顆粒4可施加到糙化的靜電紡絲的纖維2 上，當(dāng)該纖維聚結(jié)成所得纖維墊6時(shí)。此處，在靜電紡絲工藝過(guò)程中，可刺激顆粒4被 固定到靜電紡絲纖維上。在這一實(shí)施方案中，可刺激顆粒4位于納米纖維表面處或其附 近。該方法類(lèi)似于以上所述的在控制條件下靜電噴涂納米纖維的一般技術(shù)。在靜電紡 絲纖維干燥之前，可刺激顆粒4被固定到靜電紡絲纖維的表面上?？赏ㄟ^(guò)靜電噴涂電子 束，引入可刺激顆粒4，所述電子束被導(dǎo)引到從靜電噴涂尖端除去靜電紡絲聚合物溶液的 位置上。可在這一實(shí)施方案中，通過(guò)分開(kāi)納米纖維的形成和可光刺激顆粒的固定步驟， 實(shí)現(xiàn)可刺激顆粒4的低聚集。這可通過(guò)引入例如可刺激顆粒4 (例如，靜電噴涂溶液)到 射出的納米纖維在其內(nèi)干燥的區(qū)域中來(lái)實(shí)現(xiàn)。在靜電噴涂引入技術(shù)中，通過(guò)靜電干擾含 量子點(diǎn)的溶劑液滴(例如，甲苯)，生成可刺激顆粒懸浮液的亞微米液滴。靜電噴涂的液 滴高度荷電且沒(méi)有聚集，這是因?yàn)樵谄淞鲃?dòng)到可攜帶相反電荷的聚合物納米纖維6的表 面上的過(guò)程中類(lèi)似電荷相排斥。由于在從針中射出的過(guò)程中干燥納米纖維，因此靜電噴涂的位置控制可刺激顆 粒4滲透到納米纖維2內(nèi)部。例如，若靜電噴涂束緊密地移動(dòng)到靜電噴涂尖端，則納米 纖維可能會(huì)軟化，這是因?yàn)樗鼈儗⒑懈嗟娜軇┖涂纱碳ゎw粒4將更深地包埋在纖維 內(nèi)部。或者，若靜電噴涂束遠(yuǎn)離靜電噴涂尖端移動(dòng)且接近于收集器，則納米纖維將更加干燥和可刺激顆粒被限制在表面上。其他參數(shù)，例如分散可刺激顆粒所使用的溶劑也可 影響靜電噴涂的量子點(diǎn)的滲透深度。與引入可刺激顆粒4到納米纖維2內(nèi)的施加技術(shù)無(wú)關(guān)，為了驗(yàn)證在本發(fā)明的光可 刺激結(jié)構(gòu)內(nèi)近似尺寸的纖維的影響(即篩分(sized)成直徑接近于激發(fā)頻波長(zhǎng)的纖維)， 制備具有平均直徑為450nm的納米纖維的纖維墊和不含納米纖維的聚合物膜。這兩種材 料具有相等量的量子點(diǎn)(即發(fā)光化合物)。圖9是來(lái)自?xún)蓚€(gè)樣品的所得光譜圖。此處，比較在不具有特意的孔隙度的量子 點(diǎn)滲濾的納米纖維結(jié)構(gòu)和固定到表面薄膜上的量子點(diǎn)之間進(jìn)行。當(dāng)量子點(diǎn)分散在納米纖 維內(nèi)時(shí)，與聚合物膜樣品相比，熒光發(fā)射的強(qiáng)度增加大致1個(gè)數(shù)量級(jí)，與聚合物膜樣品 的曲線“b”相反，這通過(guò)在曲線a所示的相應(yīng)的光譜內(nèi)540nm峰的光發(fā)射強(qiáng)度顯示。 認(rèn)為這一性能改進(jìn)是由于由納米纖維基體和固體膜之間的結(jié)構(gòu)差別衍生的納米纖維材料 的擴(kuò)散光散射性質(zhì)所致，正如以上的說(shuō)明。也就是說(shuō)，本發(fā)明的納米纖維墊允許較高能 量的光(例如，藍(lán)光或UV激發(fā))比較低能量的光(例如紅光)更加有效地散射，所述較 低能量的光將產(chǎn)生較長(zhǎng)的光學(xué)路徑長(zhǎng)度(OPL)通過(guò)高能光用材料。由于OPL較高，因 此高能光更加可能在納米纖維結(jié)構(gòu)內(nèi)反射，從而增加下述可能性它可被量子點(diǎn)捕獲， 由含量子點(diǎn)的介質(zhì)產(chǎn)生較高強(qiáng)度的光發(fā)射?？赡艿那樾问牵诠腆w膜內(nèi)，聚集沒(méi)有降低 強(qiáng)度，因?yàn)樵诠腆w膜的光譜內(nèi)很少觀察到紅移(即曲線“b”)。而且，使用透射電鏡 (TEM)和UV-可見(jiàn)光光譜，發(fā)現(xiàn)量子點(diǎn)均勻地分散在纖維墊當(dāng)中，而與尺寸無(wú)關(guān)。
甚至在低濃度下，聚集可能是發(fā)光量子點(diǎn)器件的問(wèn)題，因?yàn)樾〉念w粒常常經(jīng)歷 靜電吸引。然而，本發(fā)明利用高表面積的納米纖維來(lái)降低顆粒聚集，這可能是因?yàn)楦弑?面積的納米纖維能容納大量納米顆粒。而且，表面孔隙度或表面粗糙度提供在這一發(fā)光 器件應(yīng)用內(nèi)量子點(diǎn)和更一般地在其他應(yīng)用中納米顆粒在沒(méi)有聚集的情況下可在其內(nèi)駐留 的位置。在發(fā)光器件的一個(gè)實(shí)施方案中，聚集是非所需的，因?yàn)樗鼘?dǎo)致在所得纖維內(nèi)發(fā) 光化合物的分散不均勻。聚集可改變所得光發(fā)射的顏色均勻度。另外，聚集還通過(guò)引起 發(fā)射頻率的紅移和因猝滅導(dǎo)致的發(fā)射強(qiáng)度的下降，劣化發(fā)光化合物的光學(xué)性能?？赏ㄟ^(guò)控制許多參數(shù)，例如改變?nèi)軇w系中的有機(jī)相，改變納米顆粒形成時(shí)的 溫度，改變形成納米顆粒所使用的反應(yīng)物濃度，添加保護(hù)殼層，改變覆蓋分子化學(xué)，添 加表面活性劑，控制納米顆粒由其形成的材料的凝結(jié)，在顆粒成核過(guò)程中施加電場(chǎng)或磁 場(chǎng)，在形成納米顆粒的過(guò)程中施加聲能等，控制納米顆粒的尺寸分布。殼典型地為金屬或?qū)拵兜臒o(wú)機(jī)材料，可將其置于納米顆粒(即量子點(diǎn))周?chē)?化學(xué)穩(wěn)定納米顆粒。由表面活性劑或其他有機(jī)配體組成的配位球或表面覆蓋層可包括在 殼周?chē)⒐潭ǖ綒ね獠?，以促進(jìn)溶解和防止聚集。當(dāng)在干燥狀態(tài)下產(chǎn)生或使用納米顆粒 時(shí)，這一配體可輔助防止納米顆粒聚集?；蛘撸稍陬w粒成核之后，使用分離方法，例 如電泳分離，實(shí)現(xiàn)所需的顆粒分布。在如上所述的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，在靜電紡絲之后，可光刺激的顆粒， 例如量子點(diǎn)可施加到纖維墊上。圖10中闡述了這一實(shí)施方案。根據(jù)本發(fā)明的這一實(shí)施 方案，在800內(nèi)通過(guò)靜電紡絲方法，例如以上所述的技術(shù)，形成纖維墊。在810處，提 供含可刺激顆粒4的溶液。在820處，將納米纖維墊6浸漬在溶液內(nèi)。選擇溶液，以便纖維墊沒(méi)有溶解，但輕微地溶脹離開(kāi)纖維墊6的聚合物。在包埋工藝過(guò)程中，聚合物納米纖維可因溶劑導(dǎo)致溶脹。纖維在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的這一 膨脹還將膨脹纖維之間的空間，從而打開(kāi)網(wǎng)絡(luò)空間，允許顆粒在其間移動(dòng)。顆粒可因布 朗運(yùn)動(dòng)，移動(dòng)到纖維表面上?？蓪㈩w粒分配在納米纖維墊的表面孔隙內(nèi)，當(dāng)表面孔隙包 括在纖維墊6內(nèi)時(shí)。纖維墊6可浸漬在溶液內(nèi)1分鐘-72小時(shí)的時(shí)間段，且可用溶劑漂 洗0-60秒，以確保除去任何松散固定的表面顆粒。然后可將纖維墊6置于載體上，并在 使用之前，允許在室溫下完全干燥。此外，可使用以上所述的納米顆粒和量子點(diǎn)溶液和 以上所述的工序，在多孔納米纖維內(nèi)捕獲納米顆粒和量子點(diǎn)。報(bào)道了使用通過(guò)旋涂聚合物/量子點(diǎn)復(fù)合溶液制備的量子點(diǎn)組成的本體聚合物 的研究。還報(bào)道了使用通過(guò)靜電紡絲聚合物/量子點(diǎn)復(fù)合溶液制造的聚合物/量子點(diǎn)復(fù) 合納米纖維的研究，其中納米纖維結(jié)構(gòu)的高表面積還用于生產(chǎn)量子約束效應(yīng)。然而，通 過(guò)這兩種方法制備的復(fù)合材料具有復(fù)合材料內(nèi)量子點(diǎn)的聚 集問(wèn)題。聚集導(dǎo)致所得材料降 低的量子效率。在納米纖維生產(chǎn)之后，通過(guò)吸附單獨(dú)的顆粒到聚合物材料的表面和亞表面上， 本發(fā)明的QDE和NPE技術(shù)可產(chǎn)生聚合物/量子點(diǎn)或納米顆粒復(fù)合材料。此外，以上證 明的糙化和多孔的表面也可有助于急劇降低復(fù)合形式的量子點(diǎn)聚集，從而導(dǎo)致所得材料 高的量子效率。以下給出了使用QDE技術(shù)制造的一個(gè)實(shí)例。發(fā)光聚合物QDE實(shí)例聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)。量子點(diǎn)在己烷內(nèi)的 CdSe/ZnS量子點(diǎn)。首先使用以上所述的制造工序中列舉的裝置和條件，靜電紡絲PMMA 納米纖維膜。在對(duì)于QDE工藝來(lái)說(shuō)，環(huán)境條件下保留靜電紡絲結(jié)構(gòu)以供溶劑完全蒸發(fā)24 小時(shí)，接著浸漬在CdSe/ZnS量子點(diǎn)/己烷溶液內(nèi)1_60分鐘的時(shí)間段。在該工藝最后， 從溶液中取出膜，并保留在環(huán)境條件下干燥30分鐘，之后光學(xué)表征。在一個(gè)實(shí)施方案中，QDE制造的膜結(jié)構(gòu)表明量子效率比摻雜聚合物/量子點(diǎn)復(fù) 合納米纖維高3.5倍。摻雜是指量子點(diǎn)/聚合物混合物溶液。在摻雜納米纖維中是指由 聚合物和量子點(diǎn)的混合物靜電紡絲的納米纖維。結(jié)果，量子點(diǎn)通常駐留在聚合物納米纖 維內(nèi)部。本發(fā)明的QDE制造的膜結(jié)構(gòu)3.5倍高的量子效率差可能是數(shù)個(gè)因素導(dǎo)致的，其 中包括a)通過(guò)在摻雜纖維內(nèi)所使用的溶劑猝滅QD; b)通過(guò)用于摻雜纖維的靜電紡絲 工藝，損壞QD配位球，c)與QDE纖維相比，摻雜纖維傾向于通過(guò)納米纖維材料，具有 高的光吸收。最后，形成發(fā)光材料的QDE/納米纖維結(jié)構(gòu)可包括在封裝劑，例如環(huán)氧基體 內(nèi)。圖11是描繪根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)的示意圖，其中發(fā)光二極管(LED)通 過(guò)封裝劑耦合光到含發(fā)光或光可刺激顆粒的纖維上。更具體地，圖12示出了通過(guò)具有一 定量子點(diǎn)分布(未示出)的納米纖維材料2，4，發(fā)射UV或藍(lán)光的LED50。通過(guò)LED50 發(fā)射的UV或藍(lán)光構(gòu)成納米纖維材料2，4的入射光?？纱碳ゎw粒4(例如，自留地)吸 收入射光，和取決于其性能，發(fā)射白光。纖維墊材料2，4被包封在例如環(huán)氧包封劑52 內(nèi)。環(huán)氧樹(shù)脂52可或者完全或者部分包封LED50和纖維墊材料2，4 二者。纖維墊材 料2，4可包括尺寸從約1.5nm變化到IOnm的量子點(diǎn)，在所需的可見(jiàn)光光譜部分上產(chǎn)生 光發(fā)射?？刂聘鞣N量子點(diǎn)的濃度(和/或尺寸分布)，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，提供 與太陽(yáng)能發(fā)射類(lèi)似的高質(zhì)量的白光。
在其他實(shí)例中，可針對(duì)其他非白光應(yīng)用，選擇較高濃度的紅光發(fā)射器而不是藍(lán) 光發(fā)射器。因此，本發(fā)明允許通過(guò)分別放置合適的量子點(diǎn)光發(fā)射器在發(fā)光結(jié)構(gòu)各自的 區(qū)域內(nèi)，制造單色和彩色特征的發(fā)光結(jié)構(gòu)?？汕懈罡鞣N發(fā)射顏色(即，白色、紅色、藍(lán) 色、綠色或彩色的結(jié)合)的預(yù)制纖維墊，并置于各自的區(qū)域內(nèi)，以便例如通過(guò)纖維光纜 耦合的普通光源由各自的區(qū)域產(chǎn)生不同的光。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案，在用環(huán)氧樹(shù)脂封裝之前，墊子可直接置于LED50 的表面上。這一放置可降低因環(huán)氧樹(shù)脂內(nèi)UV吸收導(dǎo)致的能量損失。對(duì)于最大的吸收效 果來(lái)說(shuō)，可刺激的顆粒4，例如量子點(diǎn)可濃縮在LED附近。此外，作為粘結(jié)納米纖維墊 到LED上的一部分，在纖維內(nèi)的間隙可用低折射指數(shù)的聚合物，例如硅酮填充，以?xún)?yōu)化 捕獲UV光所要求的散射效果。圖11是描繪根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)的示意圖，其中發(fā)光二極管 (LED) 50通過(guò)在其內(nèi)包含的含有可刺激顆粒4的纖維2的封裝劑52耦合光。在這一實(shí)施 方案中，如圖11所示，細(xì)分(例如短切)含可刺激顆粒4的納米纖維墊，并以填料形式 添加到含有封裝劑52，例如在LED中典型地使用的封裝劑中。替代的方法是通過(guò)剪切環(huán) 氧樹(shù)脂，分散纖維。由于可使納米纖維小到不干擾可見(jiàn)光透過(guò)透明的環(huán)氧樹(shù)脂，因此環(huán) 氧樹(shù)脂的光學(xué)性能應(yīng)當(dāng)未受影響。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，本發(fā)明的各種實(shí)施方案的一些優(yōu)點(diǎn)包括1)可通過(guò)摻入納米 顆粒分布到可光刺激的裝置內(nèi)，產(chǎn)生具有寬譜發(fā)射的發(fā)光材料，2)與在磷光體中目前使 用的流延或電泳方法相比，產(chǎn)生這一結(jié)構(gòu)要求較少的溶劑，3)通過(guò)選擇納米顆粒(即， 顆粒密度、尺寸、組成等)和納米纖維的幾何形狀(即，長(zhǎng)度、直徑、孔隙度等)，提供 發(fā)光材料的發(fā)射、透射和散射性能的單獨(dú)控制，4)提供光致發(fā)光轉(zhuǎn)化器有效的操作，這 是由于表面積較高和纖維幾何形狀的控制導(dǎo)致的；和5)與替代方法相比，在最終的裝置 內(nèi)提供更加方便的方法處理和加工納米顆粒。4.0催化納米結(jié)構(gòu)目前，鉬是燃料電池體系中比較常用的催化劑金屬之一。盡管它具有高的催化 活性，但這一貴金屬的成本是在運(yùn)輸需求中，其商業(yè)化的主要負(fù)擔(dān)之一。如何設(shè)計(jì)具有 高表面積性能的載體材料，因此，高耐久性(它可使得Pt催化劑的使用更加有效)成為 待解決的重要問(wèn)題。許多努力集中在使用高表面積的碳材料(例如，碳黑)作為PEMFC中的催化 劑載體。存在與碳負(fù)載體系有關(guān)的兩個(gè)主要的問(wèn)題。一個(gè)問(wèn)題是聚集問(wèn)題。盡管具有 I-IOOnm的單獨(dú)的粒度范圍，但這一催化劑載體體系通常遭受顆粒內(nèi)部的相互作用導(dǎo)致 的粒度范圍為數(shù)百納米到微米的顆粒聚集的缺點(diǎn)，并導(dǎo)致在加熱過(guò)程中，總表面積顯著 下降。另一問(wèn)題是在加熱之后燒結(jié)催化劑顆粒，從而導(dǎo)致催化活性和這些顆粒的納米性 能劣化。在本發(fā)明的這一實(shí)施方案中，人們利用多孔聚合物納米纖維(其直徑為 50-500nm)作為起始的催化劑載體模板，接著碳化聚合物纖維和催化劑活化?？墒褂迷?樣制備的這種聚合物納米纖維材料且不具有聚集問(wèn)題，從而顯著增加催化劑負(fù)載位點(diǎn)的 總面積并最小化加熱過(guò)程中顆粒的聚集。以下是實(shí)施例
有機(jī)催 化劑實(shí)例使用聚合物聚(丙烯腈)(PAN)和尺寸大小為2-lOnm的金屬 催化劑Pt或合金納米顆粒。首先通過(guò)從PAN溶液中靜電紡絲，獲得PAN納米纖維膜。 然后將所得膜置于Pt或合金納米顆粒溶液內(nèi)2小時(shí)QDE工藝，從QDE溶液中取出材料 并保留在室溫空氣和環(huán)境條件下完全干燥2-4小時(shí)。然后將干燥膜移動(dòng)到可程序控制的 管狀爐內(nèi)以供煅燒。煅燒牽涉數(shù)個(gè)步驟，其中包括在一系列的空氣、氫氣和壓力中，在 250-1100°C的溫度范圍內(nèi)加熱復(fù)合膜總計(jì)20小時(shí)的實(shí)驗(yàn)持續(xù)時(shí)間。圖13示出了所得復(fù) 合碳納米纖維。圖13具體地示出了 PAN/Au碳納米纖維的SEM圖象(A和B)和EDX 形貌圖象(C)，其中在(C)中的白點(diǎn)表示Au納米顆粒在碳納米纖維上的位置。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，同樣可使用QDE或NPE技術(shù)，制備無(wú)機(jī)納米纖維 結(jié)構(gòu)。在這一情況下，可在各種實(shí)施方案中使用或者有機(jī)納米纖維或者溶膠-凝膠共混 物納米纖維。這些材料由于其有機(jī)聚合物含量導(dǎo)致可在QDE或NPE技術(shù)中使用，且可 用納米顆粒表面包埋。然后可煅燒該產(chǎn)物，得到具有金屬納米顆粒的無(wú)機(jī)納米纖維。以 下是實(shí)例無(wú)機(jī)催化劑實(shí)例包括聚合物聚(乙烯醇)(PVA)和無(wú)機(jī)添加劑磷酸鈣，和催 化劑納米顆粒Pt或金屬合金納米顆粒。首先將PVA和磷酸鈣混合物靜電紡絲成納米纖維 膜并在室溫下干燥至少8小時(shí)。然后將干燥的納米纖維膜置于Pt納米顆粒QDE溶液內(nèi)1 小時(shí)。在室溫下干燥Pt納米顆粒負(fù)載的PVA/磷酸鈣納米纖維膜8小時(shí)，允許完全除去 溶劑。然后將干燥的膜移動(dòng)到可程序控制的管狀爐內(nèi)以供煅燒。煅燒牽涉數(shù)個(gè)步驟，其 中包括在一系列的空氣、氫氣和壓力中，在250-1100°C的溫度范圍內(nèi)加熱復(fù)合膜總計(jì)20 小時(shí)的實(shí)驗(yàn)持續(xù)時(shí)間?？捎糜谶@一目的的聚合物包括，但不限于，聚(丙烯腈)(對(duì)于碳基底來(lái)說(shuō))，聚 (乙烯醇)，聚(環(huán)氧乙烷)，聚(丙烯酰胺)，羧甲基纖維素，聚(乙烯吡咯烷酮)?？捎糜谶@一目的的無(wú)機(jī)添加劑包括，但不限于，原硅酸四乙酯，異丙醇鈦，磷 酸鈣，鈦酸鋅，氧化鎢。催化劑納米顆粒的實(shí)例包括，但不限于，貴金屬，例如Au、Pt、Pd和二元與三 元合金納米顆粒，例如PtAu、PdAu、PtRu、PtFe> PtVFe0鑒于上述教導(dǎo)，本發(fā)明的許多改性和變化是可能的。因此要理解，在所附權(quán)利 要求的保護(hù)范圍內(nèi)，可在此處具體地描述的以外實(shí)踐本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.形成多孔納米纖維結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括供應(yīng)含第一溶劑和第二溶劑的聚合物溶液到靜電紡絲元件上，其中第二溶劑具有比 第一溶劑高的介電常數(shù)；和由所述聚合物溶液靜電紡絲納米纖維，形成所述多孔納米纖維結(jié)構(gòu)。
2.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括 將納米材料物質(zhì)包含在納米纖維內(nèi)。
3.權(quán)利要求2的方法，進(jìn)一步包括對(duì)于納米材料物質(zhì)來(lái)說(shuō)，包括發(fā)光納米顆粒。
4.權(quán)利要求2的方法，進(jìn)一步包括，對(duì)于納米材料物質(zhì)來(lái)說(shuō)，包括催化納米顆粒。-4.權(quán)利要求1的方法，其中供應(yīng)包括在聚合物溶液內(nèi)為第二溶劑供應(yīng)介電常數(shù)范圍大于50的電介質(zhì)。
5.權(quán)利要求4的方法，其中供應(yīng)包括在聚合物溶液內(nèi)為第二溶劑供應(yīng)介電常數(shù)范圍為50-189的電介質(zhì)。
6.權(quán)利要求1的方法，其中供應(yīng)包括在聚合物溶液內(nèi)供應(yīng)重量百分?jǐn)?shù)大于lwt%的第二溶劑。
7.權(quán)利要求6的方法，其中供應(yīng)包括在聚合物溶液內(nèi)供應(yīng)重量百分?jǐn)?shù)范圍為l_20wt%的第二溶劑。
8.權(quán)利要求1的方法，其中供應(yīng)包括供應(yīng)甲苯、二甲基甲酰胺、氯仿、二氯甲烷、二甲基乙酰胺和丙酮中的至少一種作 為第一溶劑；和供應(yīng)N-甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、N-甲基丙酰胺、N-乙基乙酰胺、N-丙基 丙酰胺、Form甲基丙烯酰胺、N-丁基乙酰胺和N-乙基甲酰胺中的至少一種作為第二溶 劑。
9.權(quán)利要求8的方法，其中靜電紡絲包括生產(chǎn)與不具有孔隙度的直徑相當(dāng)?shù)募{米纖維相比，表面積的增加大于100%的所述納 米纖維。
10.權(quán)利要求8的方法，其中靜電紡絲包括生產(chǎn)與不具有孔隙度的直徑相當(dāng)?shù)募{米纖維相比，表面積的增加大于200%的所述納 米纖維。
11.形成多孔納米纖維結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括供應(yīng)含第一組分和第二組分的聚合物熔體到靜電紡絲元件中；由所述聚合物熔體靜電紡絲納米纖維，和蝕刻第一和第二組分的至少一種，形成所述多孔納米纖維結(jié)構(gòu)。
12.權(quán)利要求11的方法，進(jìn)一步包括 將納米材料物質(zhì)包含到所述納米纖維中。
13.權(quán)利要求12的方法，進(jìn)一步包括 對(duì)于納米材料物質(zhì)來(lái)說(shuō)，包括發(fā)光納米顆粒。
14.權(quán)利要求12的方法，進(jìn)一步包括 對(duì)于納米材料物質(zhì)來(lái)說(shuō)，包括催化納米顆粒。
15.權(quán)利要求11的方法，其中供應(yīng)包括對(duì)于聚合物熔體來(lái)說(shuō)，供應(yīng)如下物質(zhì)中的至少一種丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，乙烯 乙烯醇，氟聚合物，聚縮醛，聚丙烯腈，聚丙烯酸酯類(lèi)，聚酰胺，聚酰胺-酰亞胺，聚 芳基醚酮，聚丁二烯，聚丁烯，聚碳酸酯，聚酮，聚酯，聚醚醚酮，聚醚酰亞胺，聚醚 砜，聚醚砜，聚乙烯，聚乙烯氯化物，聚酰亞胺，聚甲基戊烯，聚苯醚，聚苯硫醚，聚 鄰苯二甲酰胺，聚丙烯，聚苯乙烯，聚氨酯，聚氯乙烯，和聚偏氯乙烯。
16.權(quán)利要求11的方法，其中靜電紡絲包括生產(chǎn)與不具有孔隙度的直徑相當(dāng)?shù)募{米纖維相比，表面積的增加大于100%的所述納 米纖維。
17.權(quán)利要求11的方法，其中靜電紡絲包括生產(chǎn)與不具有孔隙度的直徑相當(dāng)?shù)募{米纖維相比，表面積的增加大于200%的所述納 米纖維。
18.處理納米材料的方法，該方法包括將含多孔納米纖維或無(wú)孔納米纖維中至少一種的納米纖維墊嵌入到含納米材料的流 體內(nèi)；和在納米纖維墊內(nèi)捕獲納米材料。
19.權(quán)利要求18的方法，其中嵌入包括對(duì)于納米纖維墊來(lái)說(shuō)，利用其中流體包括該材料的溶劑的材料。
20.權(quán)利要求18的方法，進(jìn)一步包括 煅燒納米纖維墊，使捕獲的納米材料成團(tuán)。
21.權(quán)利要求18的方法，其中捕獲包括 將納米材料擴(kuò)散到納米纖維墊內(nèi)。
22.權(quán)利要求18的方法，其中捕獲包括 通過(guò)與流體反應(yīng)，使納米纖維墊溶脹。
23.權(quán)利要求18的方法，其中溶脹包括 在納米纖維墊的溶劑內(nèi)溶脹納米纖維墊。
24.權(quán)利要求18的方法，其中捕獲包括 使流體過(guò)濾通過(guò)納米纖維墊。
25.權(quán)利要求18的方法，其中捕獲包括 在納米纖維墊內(nèi)捕獲納米顆粒。
26.權(quán)利要求18的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)將含納米材料的納米纖維墊嵌入到納米纖維墊用的溶劑內(nèi)，從納米纖維墊中釋 放納米材料。
27.權(quán)利要求18的方法，其中嵌入納米纖維墊包括嵌入納米纖維墊，所述納米纖維墊包括與不具有孔隙度的直徑相當(dāng)?shù)募{米纖維相 比，表面積的增加大于100%的納米纖維。
28.權(quán)利要求18的方法，其中嵌入納米纖維墊包括嵌入納米纖維墊，所述納米纖維墊包括與不具有孔隙度的直徑相當(dāng)?shù)募{米纖維相 比，表面積的增加大于200%的納米纖維。
29.處理和運(yùn)輸納米材料的方法，該方法包括在含多孔納米纖維或無(wú)孔納米纖維中至少一種的納米纖維墊內(nèi)儲(chǔ)存納米材料；和 將含納米材料的納米纖維墊從第一位置移動(dòng)到第二位置。
30.權(quán)利要求29的方法，其中儲(chǔ)存包括 在納米纖維墊內(nèi)捕獲納米材料。
31.權(quán)利要求29的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)將含納米材料的納米纖維墊嵌入到納米纖維墊的溶劑內(nèi)，從納米纖維墊中釋放 納米材料。
32.權(quán)利要求29的方法，其中儲(chǔ)存包括儲(chǔ)存在納米纖維墊中，所述納米纖維墊包括與不具有孔隙度的直徑相當(dāng)?shù)募{米纖維 相比，表面積的增加大于100%的納米纖維。
33.權(quán)利要求29的方法，其中儲(chǔ)存包括儲(chǔ)存在納米纖維墊中，所述納米纖維墊包括與不具有孔隙度的直徑相當(dāng)?shù)募{米纖維 相比，表面積的增加大于200%的納米纖維。
34.權(quán)利要求29的方法，其中移動(dòng)包括將納米材料從第一位置移動(dòng)到第二位置，且在納米纖維墊內(nèi)沒(méi)有包括溶劑。
35.—種納米纖維墊，它包括形成為納米纖維網(wǎng)絡(luò)的多根納米纖維；至少一根在具有表面孔隙的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的納米纖維，所述表面孔隙將增加納米纖維網(wǎng)絡(luò) 的表面積；和捕獲在納米纖維網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的納米材料物質(zhì)。
36.權(quán)利要求35的墊子，其中納米材料物質(zhì)包括發(fā)光納米顆粒。
37.權(quán)利要求35的墊子，其中納米材料物質(zhì)包括催化的納米顆粒。
38.權(quán)利要求35的墊子，其中多根納米纖維包括多根煅燒的納米纖維。
39.權(quán)利要求35的墊子，其中多根納米纖維包括有機(jī)聚合物。
40.權(quán)利要求35的墊子，其中多根納米纖維包括無(wú)機(jī)聚合物。
41.可刺激的光發(fā)射裝置，它包括 包括下述的纖維墊平均纖維直徑范圍為100-2000nm且在至少一根納米纖維上具有增加至少一根納米纖 維表面積的表面孔隙的納米纖維；和與納米纖維相關(guān)地布置和構(gòu)造的多個(gè)可光刺激顆粒，以便在波長(zhǎng)λ處，接收基色光 時(shí)產(chǎn)生輔助的光發(fā)射；和所述平均纖維直徑與波長(zhǎng)λ的大小相當(dāng)，以便在用于基色光的纖維墊內(nèi)提供散射位點(diǎn)ο
42.權(quán)利要求41的裝置，其中平均纖維直徑范圍為300-600nm。
43.權(quán)利要求42的裝置，其中平均纖維直徑范圍為400-500nm。
44.權(quán)利要求41的裝置，其中平均纖維直徑范圍是波長(zhǎng)λ的0.50-1.50倍。
45.權(quán)利要求44的裝置，其中平均纖維直徑范圍是波長(zhǎng)λ的0.9-1.10倍。
46.權(quán)利要求41的裝置，其中波長(zhǎng)λ的范圍為300-600nm。
47.權(quán)利要求46的裝置，其中波長(zhǎng)λ的范圍為400-500nm。
48.權(quán)利要求41的裝置，其中纖維墊的厚度范圍為0.01微米-2000微米。
49.權(quán)利要求1的裝置，其中纖維墊的厚度范圍為1-500微米。
50.權(quán)利要求1的裝置，其中可刺激的顆粒包括發(fā)光顆粒。
51.權(quán)利要求10的裝置，其中發(fā)光顆粒包括量子點(diǎn)和納米磷光體中的至少一種。
52.權(quán)利要求51的裝置，其中量子點(diǎn)包括硅、鍺、磷化銦、磷化鎵銦、磷化銦、硫化 鎘、硒化鎘、硫化鉛、氧化銅、硒化銅、磷化鎵、硫化汞、硒化汞、氧化鋯、氧化鋅、 硫化鋅、硒化鋅、硅酸鋅、硫化鈦、氧化鈦和氧化錫中的至少一種。
53.權(quán)利要求51的裝置，其中納米磷光體包括下列物質(zhì)中的至少一種稀土摻雜 的金屬氧化物，其中包括￥20311 ，Y203:Eu3+, Lu203:Eu3+, CaTi03:Pr3+，CaO:Er3+和 (GdZn)0:Eu3+；稀土摻雜的釔鋁石榴石(YAG)，其中包括YAG:Ce3+；稀土摻雜的氧化 鋯，包括Zr02:Sm3+和Zr02:Er3+;稀土摻雜的釩酸鹽和磷酸鹽，其中包括(YV04:Eu)和 (La，Ce，Tb)PO4 ；具有寄主(host)基體，其中包括一種 Gd2O3，GdO2S, PbO, ZnO, ZnS和ZnSe且包括Eu，Tb，Tm和Mn摻雜劑之一的摻雜材料；和硫化鋅和硒化鋅的金 屬摻雜形式，其中包括ZnS:Mn2+和ZnS:Cu+。
54.權(quán)利要求51的裝置，其中納米磷光體包括稀土摻雜的YAG，稀土摻雜的ZnS和 稀土摻雜的ZnSe中的至少一種。
55.權(quán)利要求41的裝置，其中可刺激的顆粒包括為由基色光產(chǎn)生各種二次光發(fā)射而構(gòu) 造的多個(gè)色彩特征的光發(fā)射器。
56.權(quán)利要求55的裝置，其中從纖維墊中透射的基色光，和來(lái)自纖維墊的二次光發(fā)射 產(chǎn)生顯色指數(shù)大于70的所得白光。
57.權(quán)利要求55的裝置，其中從纖維墊中透射的基色光，和來(lái)自纖維墊的二次光發(fā)射 產(chǎn)生顯色指數(shù)大于80的所得白光。
58.權(quán)利要求55的裝置，其中來(lái)自纖維墊的二次光發(fā)射產(chǎn)生顯色指數(shù)大于70的所得 白光。
59.權(quán)利要求55的裝置，其中來(lái)自纖維墊的二次光發(fā)射產(chǎn)生顯色指數(shù)大于80的所得 白光。
60.權(quán)利要求41的裝置，其中可刺激顆粒布置在納米纖維的表面上或者納米纖維的體 積內(nèi)部或者表面孔隙內(nèi)部。
61.權(quán)利要求41的裝置，其中可刺激顆粒被夾帶在纖維墊內(nèi)。
62.權(quán)利要求41的裝置，進(jìn)一步包括包封纖維墊的透明封裝劑。
63.權(quán)利要求41的裝置，進(jìn)一步包括為產(chǎn)生基色光而構(gòu)造的發(fā)光二極管。
64.權(quán)利要求63的裝置，進(jìn)一步包括包封發(fā)光二極管和纖維墊的透明封裝劑。
65.權(quán)利要求41的裝置，其中納米纖維包括有機(jī)纖維和無(wú)機(jī)纖維中的至少一種。
66.權(quán)利要求41的裝置，其中納米纖維包括含下述物質(zhì)中的至少一種聚合物聚(丙 烯酸烷酯)，聚(甲基丙烯酸甲酯)，聚(環(huán)氧乙烷)，聚苯乙烯，聚砜，聚交酯類(lèi)，聚碳酸酯，聚酰胺，聚(乙烯醇)，其衍生物和相關(guān)聚合物，聚硅酮類(lèi)，聚砜類(lèi)及其結(jié)合物。
67.權(quán)利要求41的裝置，其中納米纖維包括添加劑，以改變纖維墊內(nèi)納米纖維的折射 指數(shù)和導(dǎo)電率中的至少一種。
68.權(quán)利要求41的裝置，其中納米纖維包括兩組纖維。
69.權(quán)利要求28的裝置，其中這兩組包括具有不同材料的纖維。
70.權(quán)利要求28的裝置，其中這兩組包括具有不同平均纖維直徑的纖維。
71.燈，包括 基色光源；包括下述的纖維墊平均纖維直徑范圍為100-2000nm且在至少一根納米纖維上具有增加至少一根納米纖 維表面積的表面孔隙的納米纖維；和與納米纖維和表面孔隙相關(guān)地布置和構(gòu)造的多個(gè)可光刺激顆粒，以便在波長(zhǎng)λ處， 從基色光源接收光時(shí)產(chǎn)生輔助的光發(fā)射；和所述平均纖維直徑與波長(zhǎng)λ的大小相當(dāng)，以便在用于基色光的纖維墊內(nèi)提供散射位點(diǎn)ο
72.權(quán)利要求71的燈，其中平均纖維直徑范圍為400nm_500nm。
73.權(quán)利要求71的燈，其中構(gòu)造發(fā)光二極管，發(fā)射范圍為400-500nm的所述波長(zhǎng)λ。
74.權(quán)利要求71的燈，其中纖維墊的厚度范圍為1-500微米。
75.權(quán)利要求71的燈，其中可刺激顆粒包括量子點(diǎn)和納米磷光體中的至少一個(gè)。
76.權(quán)利要求71的燈，其中可刺激顆粒包括為了由基色光產(chǎn)生各種二次光發(fā)射而構(gòu)造 的多個(gè)色彩特征的光發(fā)射器。
77.權(quán)利要求71的燈，進(jìn)一步包括 包封基色光源和纖維墊的透明封裝劑。
78.權(quán)利要求71的燈，其中基色光源包括發(fā)光二極管、發(fā)光二極管陣列、激光器和激 光二極管陣列中的至少一種。
79.制備發(fā)光纖維墊的方法，該方法包括靜電紡絲聚合物溶液，形成1)直徑為100-2000nm和2)具有表面孔隙的納米纖維， 以增加納米纖維的表面積；收集納米纖維，形成纖維墊；和 用可刺激顆粒涂布纖維墊。
80.權(quán)利要求79的方法，其中涂布包括 在含可刺激顆粒的溶劑內(nèi)浸漬纖維墊。
81.權(quán)利要求79的方法，進(jìn)一步包括 提供含可刺激顆粒的溶劑的超聲溶液。
82.權(quán)利要求79的方法，進(jìn)一步包括 從該溶液中取出纖維墊；和干燥纖維墊中的溶劑。
83.權(quán)利要求79的方法，進(jìn)一步包括給纖維墊提供表面涂層。
84.權(quán)利要求79的方法，其中含可刺激顆粒的溶劑使纖維墊溶脹且沒(méi)有溶解纖維墊。
85.權(quán)利要求84的方法，其中納米纖維的溶脹導(dǎo)致可刺激顆粒較大地滲透到納米纖維 內(nèi)部并導(dǎo)致可刺激顆粒駐留在纖維墊表面以下。
86.制備纖維墊的方法，該方法包括靜電紡絲聚合物溶液，形成1)直徑為50-2000nm和2)具有表面孔隙的納米纖維， 以增加納米纖維的表面積；收集納米纖維，形成纖維墊；和 用納米顆粒涂布纖維墊。
87.權(quán)利要求86的方法，其中涂布包括 在含納米顆粒的溶劑內(nèi)浸漬纖維墊。
88.權(quán)利要求86的方法，進(jìn)一步包括 提供含納米顆粒的溶劑的超聲溶液。
89.權(quán)利要求86的方法，進(jìn)一步包括 從該溶液中取出纖維墊；和干燥纖維墊中的溶劑。
90.權(quán)利要求86的方法，進(jìn)一步包括 給纖維墊提供表面涂層。
91.權(quán)利要求90的方法，其中含顆粒的溶劑使纖維墊溶脹且沒(méi)有溶解纖維墊。
92.權(quán)利要求91的方法，其中使納米纖維溶脹導(dǎo)致顆粒較大地滲透到納米纖維內(nèi)部并 導(dǎo)致顆粒駐留在纖維墊表面以下。
93.權(quán)利要求86的方法，進(jìn)一步包括為了將納米纖維煅燒成碳纖維，加熱纖維墊內(nèi)的納米纖維。
94.權(quán)利要求86的方法，進(jìn)一步包括為了將納米顆粒煅燒成金屬催化劑，加熱纖維墊內(nèi)的納米顆粒。
95.—種納米材料載體，它包括形成為納米纖維網(wǎng)絡(luò)的多根納米纖維；和捕獲在納米纖維網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的納米材料物質(zhì)，所述網(wǎng)絡(luò)提供在運(yùn)輸過(guò)程中含有納米材料 物質(zhì)的載體。
96.權(quán)利要求95的載體，其中所述多根納米纖維包括干燥材料。
97.權(quán)利要求95的載體，其中在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的至少一根納米纖維具有增加納米纖維網(wǎng)絡(luò)的 表面積的表面孔隙。
98.一種納米材料廢物回收介質(zhì)，包括 形成為納米纖維網(wǎng)絡(luò)的多根納米纖維；和捕獲在納米纖維網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的納米材料物質(zhì)，所述網(wǎng)絡(luò)提供含有納米材料物質(zhì)的載體以 供隨后從網(wǎng)絡(luò)中回收納米材料物質(zhì)。
99.權(quán)利要求98的介質(zhì)，其中納米材料物質(zhì)包括從溶液中回收的量子點(diǎn)溶液。
100.權(quán)利要求98的介質(zhì)，其中在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的至少一根納米纖維具有增加納米纖維網(wǎng)絡(luò) 的表面積的表面孔隙。
101.權(quán)利要求98的載體，其中多根納米纖維包括液體過(guò)濾器。
102.納米材料廢物處置介質(zhì)，它包括形成為納米纖維網(wǎng)絡(luò)的多根納米纖維；和捕獲在納米纖維網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的納米材料物質(zhì)，所述網(wǎng)絡(luò)提供含有納米材料物質(zhì)的載體以 供隨后從網(wǎng)絡(luò)中處置納米材料物質(zhì)。
103.權(quán)利要求102的介質(zhì)，其中納米材料物質(zhì)包括從溶液中回收的量子點(diǎn)溶液。
104.權(quán)利要求102的載體，其中在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的至少一根納米纖維具有增加納米纖維網(wǎng)絡(luò) 表面積的表面孔隙。
105.權(quán)利要求102的載體，其中多根納米纖維包括介質(zhì)，其中利用所述介質(zhì)，加熱將 轉(zhuǎn)化納米材料的尺寸顆粒成微米或較大的小片。
106.權(quán)利要求102的載體，其中多根納米纖維包括介質(zhì)，其中利用所述介質(zhì)，加熱將 轉(zhuǎn)化納米纖維成碳材料。
全文摘要
生產(chǎn)兼有光滑和多孔表面特征的納米纖維的纖維膜的方法。該方法包括使用聚合物與溶劑的混合物和具有添加劑的熔體聚合物加工材料。該方法包括在形成纖維結(jié)構(gòu)之后，將納米材料摻入到纖維結(jié)構(gòu)上。纖維結(jié)構(gòu)可以是一部分的納米顆粒載體材料，納米顆粒的處置介質(zhì)，照明介質(zhì)和催化介質(zhì)。
文檔編號(hào)G01R27/08GK102027384SQ200980117271
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月13日
發(fā)明者A·L·安德拉迪, J·L·戴維斯, 韓利 申請(qǐng)人:研究三角協(xié)會(huì)