DOI:10.1016/j.mtcomm.2020.101035

发光-导电-磁性多功能纳米材料以其独特的性能和广阔的应用前景成为新材料领域的研究热点之一。本文采用自行设计和制造的静电纺丝设备，设计和制备了[CoFe2O4/聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）]@[聚苯胺（PANI）/PMMA]同轴纳米带//[Y2O3:Yb3+，Er3+/PMMA]纳米带结构的Janus纳米带和Janus纳米带阵列（简称[M@E]//UL JNA）。独特的Janus纳米带由导电磁性双功能[CoFe2O4/PMMA]@[PANI/PMMA]同轴纳米带和绝缘上转换发光（UL）[Y2O3:Yb3+，Er3+/PMMA]纳米带组成。在微观上实现了Janus 纳米带中三个独立区域的划分，从而有效地将三种功能物质限定在各自的区域内，避免了各向异性传导、磁性和上转换发光等不同功能之间的不利相互影响。以新型Janus纳米带为构建单元，确保并赋予[M@E]//UL JNA同时具有优异的各向异性导电、磁性和上转换发光的多功能性。提出了特殊类型Janus纳米带及其阵列的形成机理，建立了构建特殊Janus纳米带及其阵列的新技术。柔性可加工[M@E]//UL JNA由于其独特的结构和性能，在光学器件和导电材料中具有潜在的应用前景。这项新型技术为制备其他多功能纳米材料提供了途径。

图1.用于制备[M@E]//UL JNA（a）和同轴纳米带//纳米带结构的Janus纳米带（b）的静电纺丝设备和形成机理的示意图。

图2.制备对照样品的示意图。

图3.[M@E]//UL JNA和对照样品的XRD图谱以及CoFe2O4和Y2O3的PDF标准曲线。

图4.[M@E]//UL JNA（a）、[M-E]//UL JNA（b）、M-E-UL HNA（c）、[M@E]//UL JNN（d）、[M-E]//UL JNN（e）、M-E-UL HNN（f）的SEM图像，[M@E]//UL JNA（g）、[M-E]//UL JNA（h）、M-E-UL HNA（i）、[M@E]//UL JNN（j）、[M-E]//UL JNN（k）、M-E-UL HNN（l）中纳米带宽度分布的直方图。

图5.[M@E]//UL JNA中单个Janus纳米带的光学显微镜照片（a）和EDS线扫描分析（b）。

图6.[M@E]//UL JNA的数码照片：未弯曲（a）、弯曲（b）和恢复的（c）Janus纳米带阵列。

图7.[M@E]//UL JNA在Janus纳米带的长度方向（a）和宽度方向（b）上的断裂强度测试。

图8.[M@E]//UL JNA在不同泵浦功率下的上转换发射光谱（a）和[M@E]//UL JNA的UL强度与NIR激发功率的Ln-Ln图（b）。

图9.由980nm激光激发的[M@E]//UL JNA的上转换发射光谱，其中Y2O3:Yb3+、Er3+纳米粒子（a）和CoFe2O4纳米粒子（c）的质量不同，PANI（b）与PMMA的百分比不同。CoFe2O4纳米粒子的紫外-可见吸收光谱（d）。

图10.由980nm激光激发的[M@E]//UL JNA的CIE色度坐标图，其中Y2O3:Yb3+、Er3+纳米粒子（a）和CoFe2O4纳米粒子（c）的质量不同，PANI（b）与PMMA的百分比不同。

图11.由980nm激光激发的[M@E]//UL JNA和对照样品的上转换发射光谱。

图12.由980nm激光激发的[M@E]//UL JNA的激发光和发射光的示意图，其中PANI与PMMA的百分比不同（a），CoFe2O4纳米粒子与PMMA的质量比不同（b）。

图13.[M@E]//UL JNA和对照样品的激发光和发射光的示意图。

图14.样品电导测试的示意图：[M@E]//UL JNA的平行方向测试（a）和垂直方向测试（b）。

图15.LED集成电路中[M@E]//UL JNA的电气演示。

图16.[M@E]//UL JNA的导电示意图，其中PANI与PMMA的质量百分比不同。

图17.[M@E]//UL JNA和对照样品的导电示意图。

图18.CoFe2O4纳米粒子与PMMA的不同质量比下，CoFe2O4纳米粒子（a）和[M@E]//UL JNA（b）的磁滞回线。