革命性的可拉伸OLED显示屏可大范围弯曲和延展

想象一下，一面薄薄的数字显示屏如此灵活，以至于你可以把它缠绕在手腕上向任何方向折叠，或者在你的汽车方向盘上弯曲。芝加哥大学普利兹克分子工程学院（PME）的研究人员正是设计了这样一种材料，它可以弯曲成两半或拉伸到原来长度的两倍以上，同时还能发射出荧光图案。

科学杂志《自然-材料》中描述的这种材料具有广泛的应用，从可穿戴电子设备和健康传感器到可折叠计算机屏幕。

分子工程助理教授Sihong Wang说："我们今天使用的几乎每一个消费电子的最重要组成部分之一是显示屏，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。"他与分子工程Liew家族教授Juan de Pablo领导了这项研究。

de Pablo补充说："这是你需要的一类材料，最终能够开发出真正的柔性屏幕。这项工作确实是基础性的，我期望它能实现许多我们甚至还没有想到的技术。"

大多数高端智能手机以及越来越多的电视上的显示屏都使用了OLED（有机发光二极管）技术，它将小的有机分子夹在导体之间。当电流被接通时，小分子会发出明亮的光。这种技术比老式的LED和LCD显示器更节能，并因其清晰的图像而受到称赞。然而，OLED的分子构件具有紧密的化学键和坚硬的结构。

Wang说："目前用于这些最先进的OLED显示屏的材料非常脆；它们没有任何可伸展性。我们的目标是创造一种能够保持OLED的电致发光，但具有可伸展性的聚合物。"

Wang和de Pablo现在知道将可伸展性注入材料--具有可弯曲分子链的长聚合物需要什么，也知道有机材料非常有效地发光需要什么分子结构。他们着手创造新的聚合物，将这两种特性结合起来。

"我们已经能够开发出感兴趣的新聚合物的原子模型，并且通过这些模型，我们模拟了当你拉动这些分子并试图使其弯曲时会发生什么，现在我们在分子水平上了解了这些特性，我们有了一个框架来设计新的材料，在这些材料中，灵活性和发光能力得到了优化。"

掌握了对新型柔性电致发光聚合物的计算预测，他们制造了几个原型。正如模型预测的那样，这些材料是柔性的、可拉伸的、明亮的、耐用的和节能的。

他们设计中的一个关键特征是使用"热激活延迟荧光"，这让材料以一种高效的方式将电能转化为光。这种第三代有机发射器的机制可以为材料提供与商业OLED技术同等的性能。

研究人员之前已经开发了可拉伸的神经形态计算芯片，可以在一种灵活的创可贴上收集和分析健康数据。现在创造出可拉伸显示器的能力为他不断增长的下一代可穿戴电子产品的工具套件增添了光彩。

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

可弯曲的发光材料最终也可以集成到可植入的设备中，比如那些用光来控制大脑中神经元活动的设备（这种所谓的光遗传学目前只用于动物实验，以更好地了解大脑和大脑疾病）。

"我的总体梦想是为一个完整的可穿戴电子设备系统制造所有的基本组件，从传感到处理到显示信息，"Wang解释说。"拥有这种可拉伸的发光材料是朝着这个梦想迈出的又一步。"

该团队正计划在未来开发新的显示器迭代，将更多的颜色整合到荧光中，并改进效率和性能，目标是最终达到与现有商业技术相同的性能水平。