长度倍增！芝加哥大学开发出可拉伸OLED

想象一下，一个薄而灵活的数字显示屏，你可以把它包在手腕上，向任何方向折叠，或者把它弯曲到汽车的方向盘上。芝加哥大学普利兹克分子工程学院的研究人员设计了这样一种材料，它可以弯曲一半或拉伸到原来长度的两倍以上，同时仍然发出荧光图案。

《自然材料》杂志描述了这种材料，它有着广泛的应用，从可穿戴电子设备、健康传感器到可折叠计算机屏幕。

芝加哥大学分子工程助理教授王思泓与分子工程教授胡安·德·巴勃罗（Juan de Pablo）共同领导了这项研究，他说：“我们今天使用的几乎每一种消费电子产品最重要的组成部分之一是显示器，我们结合了许多不同领域的知识，创造了一种全新的显示技术”。

制造柔性轻质聚合物

大多数高端智能手机以及越来越多的电视上的显示器都使用OLED技术，该技术将有机小分子夹在导体之间。当电流接通时，小分子会发出明亮的光。这项技术比老式的LED和LCD显示器更节能，并因其清晰的画面而备受赞誉。然而，OLED的分子构建块具有紧密的化学键和刚性结构。

“目前用于这些最先进的OLED显示器的材料非常脆；它们没有任何可拉伸性，”王教授说。“我们的目标是创造出既能保持OLED电致发光，又能使用可拉伸聚合物的东西。”

研究人员知道如何将可拉伸性注入具有可弯曲分子链的长聚合物材料中，也知道有机材料需要什么分子结构才能非常有效地发光。他们着手创造兼具这两种特性的新型聚合物。

de Pablo解释道：“我们已经能够开发出新型聚合物的原子模型，通过这些模型，我们模拟了当你拉动它们并试图弯曲它们时，这些分子会发生什么。既然我们在分子水平上了解了这些特性，我们就有了一个框架来设计新材料，优化灵活性和发光性。”

通过对新型柔性电致发光聚合物的计算预测，他们建立了几个原型。正如模型预测的那样，这些材料具有柔韧性、可拉伸性、亮度、耐用性和节能性。

他们设计的一个关键特征是使用了“热激活延迟荧光”，这可以使材料以高效的方式将电能转化为光。这种用于有机发光体的第三代机制可以提供与商业OLED技术同等性能的材料。

可穿戴电子产品的愿景

王教授之前开发了可拉伸的神经形态计算芯片，可以在一种柔性创可贴上收集和分析健康数据。现在创造可拉伸显示屏的能力增加了他为下一代可穿戴电子产品开发的工具套件。

他说，发光的可弯曲材料不仅可以用来显示信息，还可以集成到需要光的可穿戴传感器中。例如，测量血氧和心率的传感器通常会通过血管照射光线来感知血流。

王教授说，一种可弯曲的发光材料最终也可以集成到可植入设备中，比如那些利用光控制大脑神经元活动的设备。

该团队计划在未来开发新的显示屏迭代，将更多颜色集成到荧光中并提高效率和性能。

据了解王思泓教授2009年毕业于清华大学，后在佐治亚理工大学获博士学位，2018年在斯坦福大学获博士后学位，之后加入芝加哥大学分子工程学院，任助理教授。