可拉伸和自修复的低压驱动发光片

科技资讯 2020-02-10

转自微信公众号:柔性电子服务平台

作者:Lynn

电子皮肤、可穿戴电子设备和软机器人的迅速发展引起了人们对开发新型光学显示器的广泛研究兴趣,这种显示器具有高度延展性、舒适性和显示光学信息的能力。例如,可伸缩的电致发光(EL)器件可以用于仿生软机器人,这些机器人可以导航障碍物并进行光通信。

可拉伸光电显示器需要两个关键部件,发光源和可拉伸基底。为了实现EL显示,已经探索了几种发射机制,如发光二极管(LEDs)和高场交流电致发光器件。LED利用电子空穴结界面工程,在低工作电压下就可具有优异的性能。然而,由于led本身并不是可拉伸的,因此将led与可拉伸电极连接在基片上的外部设计是必要的。

另一方面,人们为了制备可拉伸的电致发光器件(LECs),常常将EL发光粉混入弹性体中用作发光层,而发光层夹在两个可拉伸电极之间。与led等光源相比,LEC设备可以在整个表面提供均匀的发光。然而由于可拉伸的LEC使用的弹性体介电常数(κ)低,往往需要高的交流电场来激发发光中心,而且还需要在千赫兹范围内的高频(fac)才能实现足够高的亮度。这些电气操作条件对器件或设备的便携性提出了挑战,同时也对安全、安心地将这些设备用于人机交互提出了挑战。高操作电压(Vac)、高fac和使用中的物理损伤也限制了它们的使用寿命。因此,开发低操作电压、低频以及自愈功能对LEC应用至关重要。

新加坡国立大学材料科学与工程系研究人员提出了一个可自愈合的、低电场可拉伸发光器件(HELIOS)。该器件主要通过引入透明的高介电常数聚合物介电材料,使工作电压可降至23V,频率低于1kHz,可满足人机交互的安全操作条件。而且,在2.5V/μm下,可以实现1460 cd m-2的亮度。即使器件在承受800%的应变下,亮度也是非常的稳定。这些材料也可以通过机械和电子的方式自愈合,证实HELIOS设备在物理损伤对其光学和机械性能的影响方面表现出可重复的、自主的自愈能力。此外,HELIOS设备可以无线供电,这有可能为不受束缚的损伤弹性软机器人提供应用。

可拉伸和自修复的低压驱动发光片

图1 HELIOS光电器件的设计

可拉伸和自修复的低压驱动发光片

图2 HELIOS光电器件的形状可重构性和低发射电压

可拉伸和自修复的低压驱动发光片

图3 HELIOS材料与LEC器件的机电性能

可拉伸和自修复的低压驱动发光片

图4 HELIOS介电材料的自愈性

可拉伸和自修复的低压驱动发光片

图5 HELIOS材料及其器件的损伤愈合性

可拉伸和自修复的低压驱动发光片

图6 HELIOS器件在软体机器人中的应用

参考文献

Yu Jun Tan, Hareesh Godaba, Ge Chen, SiewTing Melissa Tan, Guanxiang Wan, Guojingxian Li, Pui Mun Lee, Yongqing Cai, SiLi, Robert F. Shepherd, John S. Ho and Benjamin C. K. Tee. Atransparent, self-healing and high-κ dielectric for low-field-emission stretchableoptoelectronics. NATURE MATERIALS.

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