新型可拉伸 OLED 保留超过 90% 的亮度，推动移动和可穿戴技术的发展

安德鲁·科塞利

德雷克塞尔大学和首尔国立大学的研究人员创造了有机发光二极管 (OLED)，可以改善移动技术显示屏并实现可穿戴技术。 （图片来源：德雷塞尔大学）

柔性手机、曲面显示器和电视背后的有机发光二极管 (OLED) 技术有一天可以用于制造皮肤传感器，实时显示温度、血流和压力的变化。由韩国首尔国立大学 (SNU) 和德雷塞尔大学的研究人员领导的一项国际合作开发了一种柔性可拉伸 OLED，可以使该技术走上这种用途和一系列新应用的轨道。

最近《自然》杂志报道 ，他们的工作通过集成柔性磷光聚合物层和由 MXene 纳米材料制成的透明电极改进了现有技术。结果是 OLED 可以拉伸至原始尺寸的 1.6 倍，同时保持大部分发光。

“这项研究解决了柔性 OLED 技术中长期存在的挑战，即反复机械弯曲后发光的耐久性，”德雷克塞尔工程学院杰出大学、巴赫教授 Yury Gogotsi 博士说。 “虽然制造柔性发光二极管取得了巨大的进步，但由于透明导体层带来的限制，限制了其可拉伸性，在过去十年中，进展已经趋于平稳。”

这是独家技术简介 与 Gogotsi 的访谈，为了篇幅和清晰度进行了编辑。

技术简介 ：您在开发激基复合物辅助磷光（ExciPh）层时遇到的最大技术挑战是什么？

戈戈齐 ：ExciPh 层是由 Tae-Woo Lee 教授和他的前博士在首尔国立大学开发的。学生周环宇（现为佐治亚理工学院博士后）。环宇评论道：“我们问自己：为什么我们不能将刚性 OLED 最先进的物理特性（特别是激基复合物辅助磷光）应用于可拉伸的形式？ 激基复合物主体非常出色，因为它们能够有效地将能量远距离转移到磷光掺杂剂，从而最大限度地减少能量损失。但将其转化为可伸缩系统说起来容易做起来难。大多数高性能激基复合物主体是小分子，在拉伸时会结晶和破裂。我们需要一个即使在分子被拉开时也能保持电子“握手”的系统。我们研究的关键转折点是可拉伸激基复合物辅助磷光（ExciPh）系统的开发。通过仔细地将本质上可拉伸的弹性体与特定的有机分子混合，我们创建了一个发射层，该发射层在 200% 应变下保持稳定的薄膜形态而不会破裂。”

技术简介 :能简单解释一下它是如何工作的吗？

戈戈齐 ：ExciPh 系统的优点在于其耐弹性体的三重态回收机制。在典型的可拉伸 OLED 中，聚合物的非共轭性质会通过非辐射衰变导致激子损失。通过使用激基复合物主体作为桥，我们可以回收这些三联体并将它们直接转移到磷光掺杂剂上。这一策略克服了可拉伸材料的局限性，使我们能够在完全可拉伸显示器中实现超过 17% 的外量子效率 (EQE)。

请阅读我们关于自然研究社区的“论文背后：打破可穿戴显示器未来的效率障碍”故事，了解更多相关信息 页 .

技术简介 ：您对进一步的研究/工作/等有什么既定计划吗？如果没有，下一步是什么？

戈戈齐 ：即使拥有完美的发射层，设备的好坏也取决于其电极。为了实现高效率，需要一种能够有效注入电荷，同时在反复拉伸下保持导电和稳定的电极。这就是 MXene 非常有效的地方。在我们之前与 Tae-Woo Lee 团队合作发表的出版物中，我们展示了德雷塞尔大学发现的 Ti3C2Tx MXene（一种 2D 材料）可以生产透明导电电极，取代传统 OLED、显示器和太阳能电池中使用的脆性氧化铟锡。

MXene 凭借其高且可调的功函数提供了灵活性并提高了亮度。然而，为了增加拉伸性，我们添加了银纳米线，即使薄膜拉伸 200% 也能保持电气连接。值得一提的是，这种方法可用于创建其他灵活且可拉伸的设备，包括太阳能电池、显示器、传感器和表皮电子产品。未来的显示器和其他设备可以变得可穿戴、灵活，甚至有弹性。

SNU 团队还认为，超越完全可拉伸 OLED 17.0% EQE 屏障只是一个起点。这项研究表明，刚性电子产品和可拉伸电子产品之间的“效率差距”并不是自然法则，而是一个可以解决的工程挑战。李教授团队将继续朝这个方向努力。

技术简介 ：还有什么我没有提到的你想补充的吗？

戈戈齐 ：MXene 是化学和结构多样化的二维过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物家族，提供前所未有的多种成分和结构。化学可调表面是 MXene 固有的，添加表面终端可产生超过一千种化学计量成分。加上 M 和 X 位点上可能的混合终止和固溶体（已经报道了数十种，包括具有多达九种过渡金属的高熵二维结构），排列是无限的。这种化学和结构的丰富性使得在广泛的应用中具有前所未有的性能可调性。通过改变其表面终端或形态，可以将给定 MXene 组合物的电导率从金属调节到半导体再到超导。因此，这些材料可以实现迄今为止无法实现的技术。可伸缩电子产品只是一个例子。

技术简介 ：对于那些希望将自己的想法变成现实的研究人员，您有什么建议吗？

戈戈齐 ：相信自己，永不放弃！