量子點(diǎn)墨水的粘度測(cè)定

量子點(diǎn)（Quantum dot，QD）又稱半導(dǎo)體納米晶，是一類由II-VI族元素（如CdS、CdSe、CdTe、ZnSe、ZnS等）或III-V族元素（無(wú)鎘量子點(diǎn)，如InP、InAs等）等半導(dǎo)體材料構(gòu)成的尺寸在1-10nm之間的納米顆粒。量子點(diǎn)具有光色純度高、發(fā)光量子效率高、發(fā)光顏色可調(diào)、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)良特性。這些特性使得以量子點(diǎn)材料作為發(fā)光層的量子點(diǎn)發(fā)光二極管（QLED）在固態(tài)照明、平板顯示等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，受到了學(xué)術(shù)界以及產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。

與傳統(tǒng)有機(jī)發(fā)光二極管顯示器件相比，QLED具有發(fā)光峰窄、色彩飽和度高、色域?qū)挼葍?yōu)點(diǎn)。當(dāng)前QLED實(shí)現(xiàn)像素化、全彩化的解決方式有轉(zhuǎn)印法、微接觸式打印法、刮涂法、噴射打印法、噴墨打印法等。相對(duì)于前面幾種方法，噴墨打印技術(shù)可以精確地按所需用量將量子點(diǎn)發(fā)光材料沉積在適當(dāng)位置，使半導(dǎo)體材料均勻沉積形成薄膜層，由此使得材料的利用率非常高，同時(shí)制造商可以降低生產(chǎn)成本，簡(jiǎn)化制作工藝，產(chǎn)品容易量產(chǎn)和普及。噴墨打印技術(shù)的關(guān)鍵在于量子點(diǎn)墨水的制備，墨水的粘度直接影響噴墨過(guò)程及薄膜干燥過(guò)程，是衡量噴墨打印效果的重要參數(shù)。量子點(diǎn)墨水通常由量子點(diǎn)材料分散在有機(jī)試劑中，由于量子點(diǎn)材料本身是納米顆粒，所以很難得到高粘度的墨水，墨水粘度過(guò)低，使得打印過(guò)程中墨滴不易控制，易出現(xiàn)彗星點(diǎn)、邊緣厚中間薄的咖啡環(huán)等問(wèn)題，從而導(dǎo)致量子點(diǎn)膜厚度不一致，均勻性很差。

大量研究表明，在量子點(diǎn)墨水的配制過(guò)程中，可通過(guò)優(yōu)化溶劑配方及配比，適當(dāng)添加粘度調(diào)節(jié)劑，引發(fā)劑及其他助劑等方法以適當(dāng)提高墨水粘度，解決墨水因粘度過(guò)低而導(dǎo)致的上述噴墨打印的難題，使其能夠滿足噴墨打印工藝要求，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定出墨、穩(wěn)定鋪展、干燥均勻、成膜均一等技術(shù)要求。

測(cè)試方法本文使用DVNext錐板流變儀+TC-650 AP循環(huán)水浴系統(tǒng)（如圖1所示）測(cè)試一種量子點(diǎn)墨水（用戶提供）在25℃條件下的粘度。

TC-650AP水浴循環(huán)系統(tǒng)用于控制樣品溫度，Rheocalc T軟件連接主機(jī)，進(jìn)行程序編輯及數(shù)據(jù)采集，繪制粘度變化曲線。根據(jù)流變儀操作手冊(cè)調(diào)節(jié)錐板轉(zhuǎn)子與樣品杯之間的間隙，然后吸取一定量的量子點(diǎn)墨水于錐板流變儀的樣品杯中，待轉(zhuǎn)子及樣品杯安裝完畢后，連接流變儀主機(jī)和水浴循環(huán)系統(tǒng)，設(shè)置測(cè)試溫度為25℃。使用Rheocalc T軟件編輯粘度測(cè)試程序，待樣品溫度穩(wěn)定后開(kāi)始粘度測(cè)試。測(cè)試結(jié)果參閱圖2 。

分析與思考

使用“Multi Point”功能采集數(shù)據(jù)，“Test Averaging”功能計(jì)算粘度平均值，并觀察和分析測(cè)試過(guò)程中儀器穩(wěn)定性及數(shù)據(jù)波動(dòng)。根據(jù)圖2可知，該量子點(diǎn)墨水在轉(zhuǎn)速為15 RPM條件下測(cè)得的粘度值為10.18cP；測(cè)試過(guò)程中，數(shù)據(jù)波動(dòng)非常小，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差僅為0.04%。Brookfield的連續(xù)感應(yīng)器可以保證測(cè)試數(shù)據(jù)輸出的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。測(cè)試過(guò)程中，溫度非常穩(wěn)定，始終保持在25±0.01℃之間。

l 錐板流變儀測(cè)試所需樣品體積僅為0.5-2.0 mL（具體的樣品量與所使用的轉(zhuǎn)子型號(hào)相關(guān)），特別適用于微量樣品的粘度測(cè)試，可有效減少產(chǎn)品的消耗。

l 錐板流變儀使用錐型轉(zhuǎn)子及配套的樣品杯，可以精確計(jì)算剪切速率和剪切應(yīng)力，得到絕對(duì)粘度。

l 由于樣品量很少，可實(shí)現(xiàn)快速恒溫，有效提高測(cè)試效率。TC-650 AP循環(huán)水浴系統(tǒng)的控溫精度可達(dá)0.01℃，為粘度測(cè)試提供準(zhǔn)確及穩(wěn)定的溫度條件。