高效可拉伸發(fā)光聚合物，用于可拉伸OLED顯示器的柔性電子設備

高效可拉伸發(fā)光聚合物，用于可拉伸OLED顯示器的柔性電子設備

想象一下，一個如此靈活的薄型數(shù)字顯示屏，您可以將其纏繞在手腕上，向任何方向折疊，或將其彎曲在汽車的方向盤上。芝加哥大學普利茲克分子工程學院（PME）的研究人員設計了這樣一種材料，它可以彎曲成兩半或拉伸到其原始長度的兩倍以上，同時仍然發(fā)出熒光圖案。

《Nature Materials》中描述的這種材料具有廣泛的應用，從可穿戴電子產品和健康傳感器到可折疊的計算機屏幕。

芝加哥大學普利茲克分子工程學院的研究人員，由Sihong Wang（上圖）和Juan de Pablo領導，設計了一種材料，可以彎曲成兩半或拉伸到其原始長度的兩倍以上，同時仍然發(fā)出熒光圖案。

“我們今天使用的幾乎所有消費電子產品中最重要的組件之一是顯示器，我們結合了許多不同領域的知識，創(chuàng)造了一種全新的顯示技術，”分子工程助理教授Sihong Wang說，他與Juan de Pablo一起領導了這項研究。

“這是你最終能夠開發(fā)出真正靈活的屏幕所需的材料類別，”de Pablo補充道?！斑@項工作確實是基礎性的，我希望它能夠允許許多我們甚至還沒有想到的技術?！?/p>

芝加哥大學普利茲克分子工程學院的研究人員，由Sihong Wang和Juan de Pablo領導，設計了一種材料，可以彎曲成兩半或拉伸到其原始長度的兩倍以上，同時仍然發(fā)出熒光圖案。

制造柔韌、發(fā)光的聚合物

大多數(shù)高端智能手機以及越來越多的電視上的顯示器都使用OLED（有機發(fā)光二極管）技術，該技術將小有機分子夾在導體之間。當電流打開時，小分子會發(fā)出明亮的光。該技術比舊的LED和LCD顯示器更節(jié)能，并因其清晰的圖像而受到稱贊。然而，OLED的分子構建塊具有緊密的化學鍵和剛性結構。

“目前這些最先進的OLED顯示器中使用的材料非常脆弱;它們沒有任何可拉伸性，“王說。“我們的目標是創(chuàng)造一種保持OLED電致發(fā)光但使用可拉伸聚合物的東西?！?/p>

電極和可拉伸OLED制造工藝流程

Wang和de Pablo知道如何將拉伸性灌輸?shù)讲牧现?- 具有可彎曲分子鏈的長聚合物 - 并且還知道有機材料非常有效地發(fā)光所需的分子結構。他們著手創(chuàng)造新的聚合物，將這兩種特性結合起來。

“我們已經能夠開發(fā)感興趣的新聚合物的原子模型，并且通過這些模型，我們模擬了當你拉動它們并試圖彎曲它們時這些分子會發(fā)生什么，”de Pablo解釋說?！艾F(xiàn)在我們在分子水平上了解了這些特性，我們有一個框架來設計新材料，其中靈活性和發(fā)光得到優(yōu)化?！?/p>

憑借對新型柔性電致發(fā)光聚合物的計算預測，他們構建了幾個原型。正如模型預測的那樣，這些材料具有柔韌性、可拉伸性、明亮、耐用且節(jié)能的特點。

他們設計的一個關鍵特征是使用“熱激活延遲熒光”，讓材料以高效的方式將電能轉換為光。這種用于有機發(fā)射器的第三代機制可以提供與商用OLED技術相當性能的材料。

可穿戴電子產品的愿景

Wang之前開發(fā)了可拉伸的神經形態(tài)計算芯片，可以在一種靈活的創(chuàng)可貼上收集和分析健康數(shù)據(jù)。現(xiàn)在，創(chuàng)建可拉伸顯示器的能力增加了他不斷增長的下一代可穿戴電子產品工具套件。

他說，發(fā)光的可彎曲材料不僅可以用于顯示信息，還可以集成到需要光的可穿戴傳感器中。例如，測量血液氧合和心率的傳感器通常通過血管照射光線以感知血流。

王說，可彎曲的發(fā)光材料最終也可以集成到可植入的設備中，例如那些使用光來控制大腦中神經元活動的設備（這種所謂的光遺傳學目前僅用于動物實驗，以更好地了解大腦和大腦疾病）。

“我的總體夢想是制造整個可穿戴電子產品系統(tǒng)的所有基本組件，從傳感到處理再到顯示信息，”王解釋說?！皳碛羞@種可拉伸的發(fā)光材料是朝著這個夢想邁出的又一步?！?/p>

該團隊計劃在未來開發(fā)顯示器的新版本，將其他顏色集成到熒光中并提高效率和性能。

“我們的目標是最終達到與現(xiàn)有商業(yè)技術相同的性能水平，”王說。

審核編輯 ：李倩