资料来源：学术头条 本文约2200字，建议阅读5分钟 本文介绍了基于金属的有机框架（MOF）玻璃和全无机钙钛矿复合材料。手机掉在地上，啪的一声，屏幕就碎了。这时，你脑子里可能有一万个遗憾，我为什么不买破屏险？(哦，多痛苦的理解~)
在信息时代，我们离不开电子产品，尤其是手机。但在日常生活中，手机碎屏等不良事件经常发生。包括你在内的大多数人一定想过这样一个问题:最近，来自澳大利亚昆士兰大学、剑桥大学和利兹大学的研究团队及其合作伙伴制备了基于金属有机框架的研究团队（MOF）玻璃和全无机钙钛矿复合材料在水、有机溶剂、光、热、空气环境中具有较高的稳定性，其光发光性能大于纯钙钛矿。研究人员表示，这种材料不仅能为手机等电子产品提供惊人的画质，而且具有很高的强度。
相关研究论文以相关研究论文为基础Liquid-phase sintering of lead halide perovskites and metal-organic framework glasses在权威期刊上发表的题目 Science 上。
随着科学技术的发展，手机屏幕和其他电子产品的显示器都在不断更新，从上个世纪的黑白电视到今天的液晶显示器OLED 更清晰、更坚固的显示屏已成为人们对电子产品屏幕的首要追求之一。然而，用于制作屏幕的主流钙钛矿材料仍存在稳定性差、有毒性、对水、热等因素的敏感问题。因此，为了解决这一系列问题，科学家们探索了钙钛矿材料。
目前，量子点发光二极管（QLED）屏幕被认为是当前图像显示和性能的领导者。其中，量子点是指纳米级小球形半导体颗粒，也被称为纳米半导体颗粒或纳米晶体，可以改变光源的颜色，从而发出有色光。总之，量子点实际上是一种能在光或电的作用下发光变色的颗粒。因此，量子点可用于固态照明、信息显示（屏幕）等。带隙可调节，高负荷流子迁移率，窄带光亮（PL）卤化铅钙钛矿（LHP），则是制作量子点的一种材料。但这种材料仍存在三个致命的问题：
1)稳定性差:对光、水、氧、热敏感，甚至空气中的水也会使材料失效；2)易离解:不能长期存在于极性溶剂中；3)有毒性:废弃铅基钙钛矿材料后，会损害人体的神经系统、心血管系统和骨骼系统，进入人体后难以排出。
为了解决上述问题，研究人员开发了一种将纳米晶体包裹或结合在多孔晶体材料中的方法（MOF）中的工艺。他们将结晶 LHPs 沸石咪唑盐框架（ZIF，多孔晶体材料，MOF 一种材料)玻璃基质通过液相烧结制备了一种全新的卤化铅钙钛矿纳米晶体复合材料。研究人员对这种复合材料具有良好的力学性能 ZIF 卤化铅钙钛矿纳米晶体复合材料的纳米压痕试验表明，复合材料的硬度可以达到 340 MPa（1MPa=10Kg）左右。相比于纯的 ZIF 复合材料的硬度提高了多孔晶体材料 25% 左右。作为电子产品的屏幕，破碎屏幕的风险大大降低。(不要再害怕手机打破屏幕了)
图|对玻璃进行纳米压痕实验，得到（A）纯多孔晶体材料及（B） 铅卤素钙钛矿纳米晶体复合材料的加载-卸载曲线。两个样品均在 300 ℃ (来源:Science）
对于这种复合材料，研究人员说：我们不仅可以使这些纳米晶体更坚固，还可以调整它们的光电特性，具有优异的光发射效率和理想的白光 LED。这一发现为新一代纳米晶体玻璃复合材料的能源转换和催化开辟了新的道路。研究人员通过微观测量验证了卤化铅钙钛矿纳米晶作为发光源的可行性。研究结果表明，卤化铅钙钛矿纳米晶体的环空暗场扫描透射电子显微镜（ADF-STEM）两相之间有明显的原子数对比。扫描电子衍射（SED）晶态和非晶态区域的识别，其中显示和 CsPbI3 布拉格衍射区域对应于晶体。
图｜300 ℃ 卤化铅钙钛矿纳米晶体复合材料的相分布：(A) ADF-STEM 图像，(B) SED-STEM 映射，(C) 卤化铅钙钛矿纳米晶体复合材料卤化铅钙钛矿晶体分类结果。(来源:本文及其补充材料)
此外，复合材料具有较长的使用寿命，研究人员在不同的环境估了复合材料。由于复合材料 ZIF 多孔晶体材料的刚度和疏水性为卤化铅钙钛矿材料提供了保护，因此在各种非极性、极性质子和极性非质子有机溶剂中（约 20 小时）超声处理后，复合材料仍具有稳定的 PL 发射。
图|有机溶剂复合材料的稳定性。（A）卤化铅钙钛矿纳米晶体复合材料在不同的有机溶剂中超声约 20 h 后，在 365 nm 紫外线下相对发光强度的变化和（B）光学照片。
不仅如此，复合材料还浸泡在水中 10000 在环境条件下储存小时 650 温和加热和连续激光刺激>5000 s 后，仍保持 80% 具有良好的应用前景。此外，卤化铅钙钛矿材料（CsPbX3：X = Cl、Br混合卤化物离子)和 ZIF 由多孔晶体材料组成的复合材料阵列显示出较宽的色域和较窄的发光峰。对于所有卤化铅钙钛矿纳米晶体复合材料，卤化铅钙钛矿样品的绝对发光强度至少高于相应的纯卤化铅钙钛矿样品。这些特性，加上高加工性，使这些单片材料成为降档白光 LED 理想的候选材料。
图|复合材料的稳定性和光学性能。（A）卤化铅钙钛矿纳米晶体 Milli-Q 水中相对发光强度的变化。（B）卤化铅钙钛矿纳米晶体复合材料的归一化PL强度。（C 和 D）钙钛矿复合材料和纯卤化物材料 3365 nm 紫外光下的光学照片。(来源:本论文)
可以说，这种新型的可加工复合材料在水、有机溶剂、热、光、空气和环境湿度下具有很高的稳定性 LHP 在应用领域取得了突破。我相信在不久的将来，这些材料可以大大降低手机屏幕断裂的风险，给我们带来更极端的视觉体验。参考资料：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abf4460https://www.sciencedaily.com/releases/2021/10/211028143734.htmhttps://www.uq.edu.au/news/article/2021/10/uq-research-unlocks-technology-produce-unbreakable-screens
编辑：于腾凯