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鲍哲南院士《Nature》:一种极富弹性的可穿戴显示器!

2022-05-14  材料科学网   |  转藏
   
皮肤上的下一代发光显示器应该是柔软、可伸缩且明亮的。之前报道的可拉伸发光器件大多基于无机纳米材料,如发光电容器、量子点或钙钛矿。然而,它们要么需要高工作电压,要么在压力下具有有限的延展性和亮度、分辨率或坚固性。另一方面,本质上可拉伸的聚合物材料具有良好的应变容限。然而,对于本质上可伸缩的发光二极管来说,实现高亮度仍然是一个巨大的挑战。

在这里,来自斯塔福大学鲍哲南院士等人报告了一种材料设计策略和制造工艺,以实现高亮度的可拉伸聚合物基发光二极管。红色、绿色和蓝色的可伸缩全聚合物发光二极管,实现了皮肤上的无线供电和脉冲信号的实时显示。这项工作标志着向高性能可伸缩显示器的方向迈进了一大步。相关论文以题目为“High-brightness all-polymer stretchable LED with charge-trapping dilution”发表在Nature期刊上。更多精彩请抖音搜索'材料科学网'。

论文链接:
/articles/s41586-022-04400-1

实时显示信息对于交互式人机界面至关重要。除了用作视觉读出,有机发光二极管还用作可弯曲和可弯曲显示器的关键部件。它们被用于许多领域,如光学神经刺激(例如,光遗传学)、治疗(例如,治疗新生儿黄疸)和成像(例如,超声波断层扫描)。最近,类似皮肤的传感器在持续监测活动、健康和幸福以及疾病早期发病方面取得了很大进展。尽管柔性显示器的普及,但仍然缺乏可重复拉伸和低刚度的可拉伸显示器。为了将刚性显示器转变为可拉伸结构,已经报道了几种策略,包括将刚性纳米结构嵌入弹性聚合物基体中的纳米复合材料或应变工程。然而,这些演示必须牺牲设备性能、可扩展性或分辨率。另一方面,本质上可拉伸的聚合物材料即使在高器件密度下也保持可拉伸。因此,考虑到其低驱动电压、高亮度、快速响应时间话和长期稳定性,全聚合物发光二极管(APLED)将是皮肤显示器的理想平台。

然而,由于几个原因,本质上可拉伸的APLED尚未实现。首先,大多数共轭聚合物都很脆,即使在小于25%的小应变下也会产生大裂纹,导致电子性能显著降低。其次,发光共轭聚合物通常表现出强烈的电荷捕获效应,严重降低电子和空穴电流密度,并可能导致非辐射复合。第三,据报道,阳极和阴极所需的可拉伸导电聚合物的导电性太低,无法提供高亮度所需的高驱动电流。第四,半导体活性材料和导电聚合物电极之间可能存在能级错位,导致电荷注入受阻和高驱动电压。

在这项工作中,我们使用发光层解决上述问题,该发光层具有由软弹性体自发相分离形成的纳米受限发光聚合物结构。这种策略使我们能够同时实现增强的可伸缩性和电荷传输。此外,可拉伸发光层与透明可拉伸和高导电性聚合物电极结合,并对阳极和阴极进行适当的界面修饰,以实现亮度高达约7450cd m −2的可拉伸APLED 和约100%应变的拉伸性,总模量约为1 兆帕(图1a)。(文:爱新觉罗星)

1。自发形成的各种颜色的纳米纤维发光结构,用于增强发光共轭聚合物膜的可伸缩性。

2.本质上可拉伸、低模量和高性能的APLED和不同颜色的APLED阵列,用于可穿戴应用。

3。用于各种可穿戴应用的不同颜色可拉伸发光膜的照片。

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