“皮膚級”可穿戴電子設備獲突破

可穿戴電子產品近年來飛速發展，能夠適應人體運動的本征可拉伸有機發光二極體(is-OLED)成為了下一代智能柔性顯示的核心。中國寧波東方理工大學研究團隊日前在頂尖光學期刊《光：科學與應用》上發表研究成果，創新性地提出“彈性微相工程”策略，結合全新設計的“雙嵌入式可拉伸透明電極”，成功製備出兼具超高亮度與卓越拉伸性能的is-OLED。

研究人員表示，該器件實現了創紀錄發光亮度與高達百分之一百二十的拉伸率，為下一代“皮膚級”可穿戴電子設備的商業化應用邁出了標誌性的一步。要讓螢幕像皮膚一樣自由拉伸，其內部的每一層材料都必須是“天生”可拉伸的。然而，人體的日常活動動輒產生百分之四十至百分之一百的大幅形變，這對器件的柔韌性提出了極嚴苛的要求。

研究人員指出，為了提高OLED發光層的延展性，傳統的解決方案是物理摻雜彈性體，對此，研究團隊交出一套完美的破局方案。

研究人員選擇將三種具有不同延展性和表面能的彈性體(SBS、SIS、SEBS)分別摻雜到綠色聚芴(GPF)發光聚合物中進行系統對比。結果發現，彈性體SBS與發光聚合物GPF具有高度匹配的表面能，兩者能達到極佳的分子級相容性。在這種極佳的相容性驅動下，混合物自組裝形成了獨特的“三維微觀相分離”結構。GPF作為連續的主體基質，提供了通暢的電荷傳輸通道和發光功能，而SBS則像“納米級減震器”一樣均勻分散在三維結構中。這種連續均勻的彈性微相不僅極大降低了拉伸時的應力集中，避免了薄膜局部斷裂，還顯著減少了電子陷阱。測試顯示，摻雜百分之十 SBS的混合薄膜不僅抗裂應變提升了一倍，其電子電流密度更是較純發光層實現了逾百分之三百的飛躍。

有了完美的發光層，還需要一條同樣柔韌、可靠的“供電線路”。針對傳統銀納米線電極粗糙且易剝落的痛點，團隊設計了一種新型的水浮轉移“雙嵌入式可拉伸透明電極”（PAT STE），並開發出一套“水上漂”工藝——在基底上預塗覆水溶性犧牲層，接着依次旋塗導電聚合物、銀納米線以及熱塑性聚氨酯彈性體基質。將其浸入水中後，水溶性犧牲層自動溶解，電極膜即可平穩浮於水面，完美避開傳統物理撕扯造成的網絡斷裂。研究人員指出，這種透明柔性電極表面極致平滑，極大減少了介面電荷注入勢壘，在經歷一千次百分之二十應變的拉伸循環後，電阻幾乎不變，具備極佳的長期環境穩定性。

新 丁