可拉伸OLED新突破:铝凝胶与新型聚合物助力屏幕柔性化发展
2025-11-27 14:00
来源:芝加哥大学
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有机发光二极管(OLED)为数字世界的高端屏幕提供动力,若这些显示屏能覆盖3D或不规则表面,将推动可穿戴电子产品、医疗植入物及人形机器人等技术的进步。芝加哥大学普利兹克分子工程学院王思宏教授团队,在可拉伸OLED领域取得重要进展,相关成果发表于《自然·材料》杂志。

25  鸣叫  分享  电子邮件  家 电子与半导体 家 高科技与创新 2025年11月26日   要点 创新材料提升可拉伸数字显示屏的性能 作者:保罗·戴林,芝加哥大学  由加比·克拉克 编辑 ,罗伯特·伊根审阅  编者按 芝加哥大学普利兹克分子工程学院副教授王思宏实验室的一篇论文扫清了下一代可拉伸OLED屏幕研发的两大障碍。图片来源:芝加哥大学普利兹克分子工程学院/Jason Smith 有机发光二极管(OLED)为我们数字世界的高端屏幕提供动力,从电视和手机到笔记本电脑和游戏机。   如果这些显示屏能够延伸覆盖任何 3D 或不规则表面,那么可穿戴电子产品、医疗植入物和人形机器人等技术将迎来发展机遇,这些技术能够更好地与柔软的人体融合或模仿人体。  “显示器是最直观的应用,但可拉伸的 OLED 也可以用作监测、检测和诊断糖尿病、癌症、心脏病和其他重大健康问题的设备的光源,”芝加哥大学普利兹克分子工程学院 (UChicago PME) 副教授王思宏实验室的前博士后研究员刘伟说。  刘教授目前是苏州大学的教授,他是今天发表在《自然·材料》杂志上的一篇论文的第一作者,该论文代表了下一代OLED屏幕。  王教授在芝加哥大学物理与材料工程系的研究团队此前研发出一种高效电致发光材料,这种材料可以拉伸至原长度的两倍以上,同时仍能发出荧光图案。但为了使屏幕正常工作,阴极层和电子传输层这两层材料必须保持刚性。  “我们的最终目标是实现高性能、完全可拉伸的发光器件,”论文共同作者、2025届博士毕业生、现任苹果公司显示工程师张成(音译)表示,“本文着重解决阴极层和电子传输层这两个此前尚未解决的难题,这是可拉伸OLED屏幕面临的主要挑战。”  在这项新工作中,一种创新的铝凝胶和一系列新型导电聚合物克服了最后这两个棘手的障碍。  芝加哥大学普利兹克分子工程学院副教授王思宏及其团队致力于将可拉伸OLED发展成为一项商业化技术,使其性能与目前的刚性OLED相媲美,从而使其能够广泛应用于各种智能人机交互电子产品和人形机器人系统。图片来源:芝加哥大学普利兹克分子工程学院/Jason Smith 了解更多 科学 人工智能 科学 人工智能 电子 一种新策略将活性铝转化为可拉伸阴极 电子通过称为阴极的电极流入OLED器件,阴极通常由铝制成。然而,制造可拉伸的铝却是一项巨大的挑战。  在测试了几个令人失望的替代方案并仔细研究了学术文献之后,该团队取得了一项违反直觉的突破:为了使铝具有可拉伸性,他们必须使其变脆。  室温下呈液态的金属对大多数其他类型的金属具有强烈的腐蚀性。这被称为“液态金属脆化”,是一种固有的缺陷,工程师们从本科阶段就开始接受相关训练以避免这种情况的发生。  王教授说:“如果你把一滴这种液态金属滴在铝箔上,铝箔很快就会碎裂。这被视为一件坏事,因为它会造成损害。我们要尽量避免这种情况发生。”  芝加哥大学PME团队的目标不是防止脆化,而是制造脆化,目的是保护弹性基底中的一层薄铝膜。  王说:“然后,当这种脆化效应发生时,虽然它会将铝分解成碎片,但不会使其结构完全遭到破坏。”  铝不再破碎,而是发出噼啪声。这些裂纹,也就是微小的断点,会在材料拉伸时张开,在拉直时重新闭合,就像剪开折叠的纸张一样。周围的液态金属会流入较大的断点,填补空隙,从而保证整个装置的正常运转。  研究团队制备了一种镓铟合金,预先混合了铝颗粒,使其能更好地与铝膜结合。  “镓铟合金是一种液态金属,可以像水一样流动,”论文合著者、芝加哥大学专业机械与电气工程系博士生张志明说。“我们的铝液态金属更像是凝胶。”  在一个月的老化测试中,液态铝的电性能保持不变。  聚合物家族有助于将电子转移到发光层。 要使OLED发出明亮的光,电子必须从阴极顺畅地进入发光层。这个过程需要一系列精确排列的“能量阶跃”——如果任何一个阶跃过高,电子就会被阻挡,亮度就会下降。  电子传输层能够降低这些能量势垒,帮助电子高效流动。为了构建这种重要但易碎的层的可拉伸版本,研究团队设计了一类新型聚合物,其主链由环状缺电子三嗪基共轭基团构成,并通过烷基链连接。环状基团具有导电性,而烷基链则具有弹性。  王教授说:“这样就能在可拉伸性和电子迁移率之间取得平衡。基本上,烷基链越多,可拉伸性就越好,但导电性就越差;烷基链越少,导电性就越好,但可拉伸性就越差。”  通过改变弹性链和导电环的比例,研究团队成功优化了电子传输层(ETL)。结合新型可拉伸铝阴极,这两项创新标志着数字屏幕柔性化发展迈向了新的阶段。  展望未来,王和他的团队希望将可拉伸 OLED 推进到商业上可行的技术,使其性能与当今的刚性 OLED 相媲美,从而使其能够应用于各种智能、人机集成电子产品和人形机器人系统。  更多信息: Wei Liu 等人,《实现可拉伸 OLED 中的高效电子注入》,《自然·材料》(2025)。DOI :10.1038/s41563-025-02419-z  期刊信息: 《自然材料》  由 芝加哥大学提供  进一步探索  单发光白色OLED提供了一种更简单、更可持续的照明技术。 Facebook  叽叽喳喳  电子邮件  给编辑的反馈  精选 最后评论 受欢迎的 世界上最高效的太阳能电池:中国研究人员解释了他们是如何设计和制造它的。 2025年11月25日  0  软体机器人利用环境热量进行自主运动 2025年11月25日  0  直接法无需任何胶粘材料即可实现二维半导体的键合和解键合。 2025年11月22日  0  工程师们改造蚊子的口器,制造出3D打印喷嘴。 2025年11月20日  0  微型机器人借助“人工时空”克服了导航限制 2025年11月19日  0  交错的折纸结构实现了紧凑的存储和高强度的机器人部署。 8小时前  人工智能通过视频解码钢琴家的肌肉活动 12小时前  科学家利用纺织灰制造出强度极高的水泥 12小时前  磁场为内置智能的更智能的软体机器人提供动力 13小时前  新型聚合物电解质设计有望带来更安全、更持久的固态锂电池 14小时前  柔软的混合材料将运动转化为动力——不含毒性铅 2025年11月25日  可编程超材料可以变形为比宇宙中原子数量还要多的形态。 2025年11月25日  学生绘制了骑行者实际出行路线图——以及这对城市规划的重要性 2025年11月25日  新模型衡量人工智能的阿谀奉承如何影响聊天机器人的准确性和理性 2025年11月25日  法学硕士使用语法捷径,削弱了推理能力,从而造成可靠性风险。 2025年11月25日  了解更多 科学 人工智能 科学 电子 人工智能 1 2             Phys.org 每日科学新闻,涵盖研究进展和最新科学创新  Medical Xpress 医学研究进展和健康新闻  科学X 网络上最全面的科技新闻报道  新闻简报 电子邮件 Science X Daily 和每周电子邮件新闻简报是免费服务,让您可以通过电子邮件收件箱接收您喜爱的科技新闻更新。 跟着我们 顶部 家 搜索 移动版 帮助 常问问题 关于 接触 请支持我们 科学X账户 通讯 档案 安卓应用 iOS 应用 工作机会 推送通知 © Tech Xplore 2014 - 2025,由Science X Network提供技术支持 隐私政策 使用条款  1 / 1芝加哥大学普利兹克分子工程学院副教授王思宏及其团队致力于将可拉伸OLED发展成为一项商业化技术,使其性能与目前的刚性OLED相媲美,从而使其能够广泛应用于各种智能人机交互电子产品和人形机器人系统

研究团队此前已研发出一种高效电致发光材料,可拉伸至原长两倍以上,但阴极层和电子传输层需保持刚性,成为实现完全可拉伸发光器件的障碍。此次,研究团队通过创新策略,将活性铝转化为可拉伸阴极,并设计新型导电聚合物,成功克服了这些难题。

团队制备了一种镓铟合金,预先混合铝颗粒,形成铝凝胶,使其能更好地与铝膜结合。这种铝液态金属更像凝胶,在一个月的老化测试中,电性能保持不变。同时,研究团队设计了一类新型聚合物,主链由环状缺电子三嗪基共轭基团构成,通过烷基链连接,平衡了可拉伸性和电子迁移率。通过改变弹性链和导电环的比例,团队成功优化了电子传输层。

论文共同作者、苹果公司显示工程师张成表示,这两项创新标志着数字屏幕柔性化发展迈向新阶段。王思宏教授团队希望将可拉伸OLED推进到商业可行技术,使其性能与刚性OLED相媲美,从而应用于各种智能、人机集成电子产品和人形机器人系统。

更多信息: Wei Liu 等人,《实现可拉伸 OLED 中的高效电子注入》,《自然·材料》(2025)。期刊信息: 《自然材料》

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