南大在可拉伸顯示發光器件上取得進展

2020-11-22 騰訊網

近年來，隨著可穿戴設備、智能電子皮膚和機器人等新興領域的迅速發展，可拉伸電子器件逐漸走進人們的視野。與傳統電子器件相比，可拉伸電子器件突破剛性矽基底的限制，可以在拉伸、壓縮、彎曲等狀態下保持正常功能運行。其實可拉伸電致發光器件是可拉伸電子學的重要組成部分，是指在外部拉力或者壓縮力作用下發光面積可以伸縮的器件，是可穿戴系統中信息輸出窗口。隨著科學研究的不斷深入，可拉伸電致發光器件在可拉伸顯示、照明和生物醫療等領域展現出了巨大的應用潛力，因此受到了廣泛關注並取得了快速發展。

然而，當前基於交流電致發光的可拉伸器件發光層介電常數較低，需要較高的驅動電壓才能達到足夠的亮度。另外一方面，由於器件製備工藝的限制，當前可拉伸發光顯示僅能實現簡單的圖案顯示。針對以上問題，南京大學現代工程與應用科學學院孔德聖課題組製備了一種高介電常數的可拉伸熱塑性彈性體，並將其應用於可拉伸顯示發光器件，實現了在低電壓驅動條件下的高亮度發光。研究團隊進一步研製出具有時鐘功能的可拉伸顯示器件，實現了貼膚穿戴條件下的信息顯示，極大的推進了此類器件的實際應用。相關工作以《Stretchable high permittivity nanocomposites for epidermal alternating current electroluminescent displays》為題發表在美國化學會期刊ACS Materials Letters上(ACS Mater. Lett. 2019, 1, 5, 511-518)。

針對交流電致發光器件，高介電材料可有效增強電致發光顆粒處的激發電場，提升器件的發光亮度。研究團隊以極性熱塑性氟橡膠為基材，通過摻入由PVP所修飾的高介電鈦酸鋇納米顆粒，從而得到介電常數大於30彈性高介電材料，其最大拉伸應變大於200%。

圖1. 高介電可拉伸複合彈性體

研究團隊將製備的可拉伸高介電材料和ZnS:Cu粉體混合作為彈性發光層，同時改進漿料分散工藝，將發光層薄膜厚度控制在10微米左右，最終得到低壓驅動的高亮度發光器件。發光器件在35V、17k Hz的驅動電壓下發光亮度超過100cd/m2。所製備的器件可以在彎曲、扭轉、拉伸至100%狀態下依然保持正常發光。同時器件反覆拉伸20%和50%500個循環後依然可以保持70%以上的初始亮度。

圖2. 可拉伸發光器件發光特性

為了得到具有精密圖案的發光顯示器件，研究團隊發展了一種基於絲網印刷技術的銀線圖案化工藝。該工藝首先將銀線噴塗在玻璃基底上，得到高導電率的銀線網絡電極。接著，直接在電極表面絲網印刷熱塑性彈性體漿料做為保護層。然後，將帶有保護層的的銀線電極進行溼法刻蝕，對沒有保護地方的銀線進行刻蝕，從而得到具有精密圖案的銀線電極。基於銀線電極圖案化工藝和低壓驅動的彈性發光材料，研究團隊成功製備出具有時鐘顯示功能的穿戴器件。

圖3. 表皮發光顯示器件

該研究工作大幅度降低了可拉伸交流電致發光器件的驅動電壓，大大增強了這類器件的穿戴安全性，為其實用化打開了大門，被美國化學會作為重要科技進展，通過ACS Weekly PressPac進行了專門報導。該研究得到了科技部國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中央高校科研業務費的支持。

來源：南京大學現代工程與應用科學學院 科學技術處

相關焦點

  • 中科院福建物構所有機電致發光材料和器件研究取得進展—新聞...
  • PHOLED(磷光有機發光器件)顯示技術
    PHOLED(磷光有機發光器件)顯示技術 Stanley Ch 發表於 2009-02-09 11:07:49 PHOLED的誕生PHOLED（磷光有機發光器件）是有機發光二極體（OLED）的一種，它的效率可以高達傳統螢光
  • 《液晶與顯示》 | 專題徵稿:有機和鈣鈦礦發光器件與顯示應用
    有機發光二極體（OLED）顯示正迅猛發展，並呈現出柔性顯示發展趨勢；鈣鈦礦和量子點等新型發光材料快速崛起，取得明顯進步；印刷製程技術也得到廣泛關注，將為有機和鈣鈦礦等新型顯示技術發展注入新動能。為及時總結最新的研究進展和促進相關領域不同學科方向之間的學術交流，《液晶與顯示》擬在2021年第1期出版「有機和鈣鈦礦發光器件與顯示應用」專題，共同推動有機和鈣鈦礦發光材料和器件在顯示、傳感等領域的應用。專題特邀客座主編唐建新 教授唐建新，蘇州大學教授、博士生導師，《液晶與顯示》編委。
  • 橡膠半導體:讓可拉伸電子器件離商業化更近一步!
    導讀近日，美國休斯敦大學在創造可拉伸的橡膠半導體方面取得重要進展，讓可拉伸的電子器件離商業化又更近了一步。背景傳統的電子產品與電子電路，會給我們一種「僵硬」的感覺。換句話說，它們是「剛性」的，無法彎曲、摺疊、扭轉、壓縮、拉伸。這樣不僅限制了它們的應用潛力，也會影響用戶的體驗。
  • AMI：高穩定性銀納米線基可拉伸觸敏鈣鈦礦型發光二極體
    近年來，鈣鈦礦型發光二極體得到了蓬勃發展。其在剛性基板上表現良好，然而，可伸展的觸摸響應型鈣鈦礦型LED很少被開發，並且由於鈣鈦礦型LED的內在不穩定性，不能形變，且其生產仍然具有挑戰性。下一個重要方向是與可拉伸組件集成，以實現可拉伸、響應的器件。
  • 東華大學陳南梁/廈門大學劉向陽《AFM》：在柔性可拉伸超級電容器領域取得新進展
    近日，東華大學紡織學院產業用紡織品教育部工程研究中心陳南梁教授團隊與廈門大學劉向陽教授團隊合作在柔性可拉伸超級電容器領域取得重要進展，相關成果以超級電容器，特別是可拉伸全固態超級電容器，由於其在可穿戴電子領域的潛在應用性而受到廣泛關注。可拉伸超級電容器不但具有功率密度高、充放電速度快和循環穩定性好等優異的電化學性能，而且還有出色的機械性能，特別是優秀的可拉伸性、拉伸回復性和機械穩定性等。
  • 量子點顯示研究取得重要進展
    近日，南京理工大學納米光電材料研究所曾海波團隊，在量子點顯示方面取得重要進展 半導體膠體量子點，具有溶液法製備、容易加工、顏色可調、量子產率高等突出特點，在發光二極體、光源、顯示、太陽能電池、螢光標記等光電器件領域具有廣泛的應用前景。作為新型的發光材料，發光峰窄、發光顏色可調的特點使其非常適合應用在顯示器領域。量子點在顯示技術領域的應用主要包括兩個方面：基於量子點電致發光特性的量子點發光二極體顯示技術和基於量子點光致發光特性的量子點背光源技術。
  • 理化所發光碳量子點研究取得系列進展
    與先前的蜂房結構納米碳相比，碳量子點具有優越的發光性能；與半導體量子點相比，碳量子點發光更穩定、易於功能化和工業化、無毒、製備簡單廉價，預期將給發光材料、光電器件、綠色環保、生物醫學等領域帶來新的發展空間。在此背景下，開展碳量子點的基礎研究具有重要的理論意義和應用價值。
  • 首個三相交流電驅動電致發光器件問世—新聞—科學網
    論文通訊作者黃維告訴《中國科學報》，「首先，透明電極的成本高，成為整個器件成本構成的主要部分；其次，隨著人類與電子設備的距離越來越近，對電子設備提出可拉伸、可摺疊的要求，對電極透明性的需求將大大縮小電極的可選擇範圍，限制了其在未來智能可穿戴應用中的發展；第三，上下電極堆疊形成封閉的器件結構，難以直接集成傳感模塊，實現傳感和人機互動的功能。」
  • 科學家研製出新型可拉伸材料:能發光 可自愈
    原標題：科學家研製出新型可拉伸材料：能發光 可自愈近日，據外媒《NatureMaterials》報導稱，新加坡國立大學研究團隊開發出一種能夠發光和實現自我修復的新型可拉伸材料—— HELIOS，它採用的是氟彈性體+表面活性劑的「獨特混合物」製作而成，質感上很像是透明彈性橡膠板。
  • 鄭州大學研製特殊結構的鈣鈦礦發光器件—新聞—科學網
    本報訊 鄭州大學物理工程學院副教授史志鋒在新型鈣鈦礦量子點發光二極體（LED）研究方面取得新進展，研製出一種特殊結構的發光器件
  • 量子點發光二極體研究獲進展
    二極體 日前，在國家自然科學基金重點項目等的支持下，浙江大學化學系彭笑剛課題組與材料系金一政課題組合作在量子點發光二極體研究領域取得了重要進展相關研究成果發表在《自然》上。該文報導了一種以量子點為電致發光材料的新型LED器件。其性能遠遠超過了目前相關文獻報導的其他量子點LED，並且該新型器件可以通過簡單的溶液加工路線製備而得。 LED作為下一代照明與顯示的核心器件已被業界認可。GaN外延生長量子阱的LED器件則是目前市場上的流行產品。
  • 基於螢光碳納米材料的高帶寬可見光通訊器件研究取得進展
    基於螢光碳納米材料的高帶寬可見光通訊器件研究取得進展 2018-09-12 長春光學精密機械與物理研究所 【字體 基於螢光碳納米材料的高帶寬可見光通訊器件研究取得進展
  • 近紅外有機發光材料研究進展
    中科院長春應化所先進有機光電材料與器件研究中心一直致力於近紅外有機光子材料與器件的研究工作，馬東閣研究員等通過與加拿大卡爾頓大學王植源教授合作，近期在近紅外有機電致發光材料方面取得重要進展，相關結果陸續發表在《材料化學》(Chemistry
  • 可拉伸性一維柔性電子器件首篇綜述
    在過去的幾十年裡，電子終端設備變得越來越小，在尺寸和便攜性方面的要求帶動了可穿戴電子產品的快速發展。一維結構電子設備具有獨特的柔軟性、可拉伸性、透氣性和高耐磨性等，使其在可穿戴電子產品領域有廣闊前景。然而，目前為止，很少有有文章對可拉伸性一維柔性電子器件進行討論。
  • 黃維院士等構築了世界上首個由三相交流電直接驅動的電致發光器件
    首先，透明電極的成本高，成為了整個器件成本構成的主要部分；第二，隨著人類與電子設備的距離越來越近，對電子設備提出可拉伸、可摺疊的要求，對電極透明性的需求將大大縮小電極的可選擇範圍，限制了其在未來智能可穿戴應用中的發展；第三，上下電極堆疊形成封閉的器件結構，難以直接集成傳感模塊，實現傳感和人機互動的功能
  • 雷射顯示:中國市場全球最大 關鍵技術取得突破進展
    原標題：雷射顯示：中國市場全球最大 關鍵技術取得突破進展 　　11月21日，由中國電子視像行業協會承辦的2020世界顯示
  • 可拉伸的鑽石:為新一代微電子器件鋪路!
    帶隙是半導體的一項關鍵特性，寬帶隙可實現高功率操作或者高頻率器件。由於具有所有這些卓越的特性，金剛石被稱為電子材料的「珠穆拉瑪峰」。可是，金剛石的寬帶隙和緊湊的晶體結構，使其變得難以「摻雜」（在生產過程中調節半導體電子特性的一種常用方法），從而阻礙了金剛石在電子和光電子器件中的工業應用。一種潛在的解決方案就是通過「應變工程」，即施加非常巨大的晶格應變，改變電子帶隙結構和相關功能特性。
  • 南京大學金鐘課題組在耐高溫、柔性可拉伸鋰硫電池領域取得進展
    柔性可拉伸鋰硫電池的器件結構示意圖、三維多孔凝膠硫正極的製備過程與結構表徵。針對這一問題，南京大學化學化工學院、介觀化學教育部重點實驗室、江蘇省先進有機材料重點實驗室金鐘教授帶領的「清潔能源材料與器件」研發團隊設計和構築了一種柔性可拉伸的鋰硫電池。
  • 南科大副教授王愷團隊在鈣鈦礦發光二極體領域取得系列研究進展
    近期，南方科技大學電子與電氣工程系（下簡稱「電子系」）副教授王愷課題組在鈣鈦礦發光二極體領域取得系列研究進展，先後在信息材料和光學領域高水平期刊Advanced Materials，ACS Energy Letters，Communications