卤化铅钙钛矿|一种新型玻璃，有望让手机告别碎屏
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图片来源@视觉中国
文 | 学术头条，作者 | 郝景，编辑 | 寇建超
手机掉在地上，啪一声，屏幕就碎了。
这时的你，脑袋里或许有一万个后悔，“我为啥没有买碎屏险？”
（哦，多么痛的领悟～）
在信息化时代，我们已经离不开电子产品，尤其是手机，更是人人必备。
但在日常生活中，“手机碎屏”这种糟心事件，常有发生。包括你的大多数人，肯定想过这样一个问题：
有没有一种摔不碎、性能还很好的手机屏幕？
近日，来自澳大利亚昆士兰大学、英国剑桥大学、利兹大学的研究团队及其合作者，联合制备了一种基于金属有机框架（MOF）玻璃和全无机钙钛矿复合材料，该复合材料在水、有机溶剂、光、热和空气环境下表现出很高的稳定性，其光致发光性能比纯的钙钛矿大两个数量级。
研究人员表示，这种材料不仅可以为手机等电子产品提供令人惊叹的画质，而且具有非常高的强度。
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（来源：Science）
相关研究论文以“Liquid-phase sintering of lead halide perovskites and metal-organic framework glasses”为题，发表在权威期刊 Science 上。
前辈们的“美中不足”随着科技的发展，不论是手机屏幕还是其他电子产品的显示器，都在不断地更新换代，从上个世纪的黑白电视，到如今的液晶显示屏、OLED 显示屏等，更清晰、更坚固的特点，已经成为人们对电子产品屏幕的首要追求之一。
但是，目前主流的用于制作屏幕的钙钛矿材料仍然存在稳定性差、有毒性、对水分、热等很多因素的敏感问题。因此，为解决这一系列问题，科学家们对钙钛矿材料进行了许多探索。
当前，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佼佼者。其中，量子点是指“纳米级别的小型球状半导体粒子”，也被称为纳米半导体粒子或纳米晶体，这种材料在受到光或者电刺激时，能够改变光源的颜色，从而发出有色光。
简而言之，量子点实际上就是一种能在光或电的作用下会发光变色的颗粒物。因此，量子点可以用于固态照明、信息显示（屏幕）等方面。
而具有可调谐的带隙、高电荷载流子迁移率和明亮的窄带光致发光（PL）的卤化铅钙钛矿（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：其对光、水分、氧气、热等比较敏感，即使是空气中的水分也会使材料失效；
2）易离解：无法在极性溶剂中长期存在；
3）有毒性：铅基钙钛矿材料在废弃之后，会对人体的神经系统、心血管系统、骨骼系统造成损害，进入人体之后也很难排出。
一次“破冰行动”为解决以上问题，研究人员研发出了一种将纳米晶体包裹或结合在多孔晶体材料（MOF）中的工艺。
他们将结晶 LHPs 和沸石咪唑盐框架（ZIF，多孔晶体材料，MOF 材料的一种）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。
这种复合材料具有良好的力学性能，研究人员对 ZIF 材料和卤化铅钙钛矿纳米晶体复合材料所做的纳米压痕测试表明，复合材料的硬度可以达到 340 MPa（1MPa=10Kg）左右。相比于纯的 ZIF 多孔晶体材料，复合材料的硬度提升了 25% 左右。如果这种材料作为电子产品的屏幕，其屏幕破碎的风险大大降低。（再也不用害怕手机摔碎屏幕了）
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图｜对玻璃进行纳米压痕实验，得到（A）纯多孔晶体材料和（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 ℃ 下烧结。（来源：Science）
