1月15日消息，韓國首爾國立大學(xué)與美國德雷塞爾大學(xué)（Drexel University）團(tuán)隊(duì)宣布研發(fā)出一種兼具柔性與彈性的新型OLED面板，在可拉伸性能和亮度保持方面實(shí)現(xiàn)了突破性進(jìn)展，相關(guān)研究成果已于昨天發(fā)表在《自然（Nature）》期刊。

據(jù)介紹，傳統(tǒng)柔性O(shè)LED通常構(gòu)建在可彎曲的塑料基底之上，使其能夠在彎折、卷曲甚至折疊狀態(tài)下工作。這項(xiàng)技術(shù)最早可追溯至上世紀(jì)90年代，并在 2010 年代隨著三星等廠商推出曲面與柔性屏手機(jī)而進(jìn)入大眾視野。但長期使用中，反復(fù)彎折會導(dǎo)致電極和有機(jī)層受損，亮度和柔韌性隨之下降。

而這種新型 OLED 面板采用了柔性的磷光聚合物發(fā)光層，并搭配由 MXene 納米材料制成的透明電極，使器件在被拉伸至原始長度 1.6 倍的情況下，依然能夠保持大部分亮度輸出。

研究團(tuán)隊(duì)指出，傳統(tǒng)做法往往通過引入可拉伸但絕緣的聚合物來提升柔性，這反而會阻礙電荷傳輸，降低發(fā)光效率；而常用電極材料在多次拉伸后也容易變脆甚至斷裂。為此，研究人員采用了基于 MXene 的可拉伸接觸電極，這種電極具備更高的機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)其可調(diào)節(jié)的功函數(shù)特性，有助于提升空穴或電子的注入效率，從根本上改善器件性能。

在發(fā)光材料方面，團(tuán)隊(duì)對核心發(fā)光層進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，采用了一種名為“激基復(fù)合體輔助磷光層”（ExciPh）的新型有機(jī)材料。該材料本身具備良好的拉伸性，并通過化學(xué)設(shè)計(jì)優(yōu)化了電荷能級結(jié)構(gòu)，使更多電荷能夠順利結(jié)合形成激子，從而顯著提升發(fā)光效率。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，ExciPh 發(fā)光層中超過 57% 的激子可以轉(zhuǎn)化為可見光，而目前常見 OLED 聚合物發(fā)光層的轉(zhuǎn)化率通常僅為 12%～22%。此外，研究人員還將 ExciPh 層嵌入熱塑性聚氨酯彈性體基體中，并對電極結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，以提升電荷在器件內(nèi)部的分布效率和整體柔韌性。

在電極設(shè)計(jì)上，團(tuán)隊(duì)將德雷塞爾大學(xué)于 2011 年開發(fā)的二維納米材料 MXene 與銀納米線相結(jié)合，構(gòu)建出透明且可拉伸的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。這種結(jié)構(gòu)不僅具備優(yōu)異的導(dǎo)電性能，還能在反復(fù)拉伸和彎折過程中維持穩(wěn)定的電荷注入能力，使 OLED 在形變狀態(tài)下依然保持較高亮度。研究人員表示，MXene 的層狀結(jié)構(gòu)和高導(dǎo)電性，使其成為柔性 OLED 電極材料的理想選擇。

在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證階段，研究團(tuán)隊(duì)制作了心形和數(shù)字造型的綠色柔性 OLED 顯示樣品，并對其在拉伸條件下的發(fā)光效率和耐久性進(jìn)行了系統(tǒng)測試。結(jié)果顯示，當(dāng)器件被拉伸至最大應(yīng)變的 60% 時(shí)，性能僅下降約 10.6%；在 2% 應(yīng)變條件下反復(fù)拉伸 100 次后，仍能保持約 83% 的初始亮度，整體表現(xiàn)明顯優(yōu)于以往同類方案。

研究人員認(rèn)為，這種新型 OLED 面板將為下一代可穿戴與可變形顯示設(shè)備奠定基礎(chǔ)，并在實(shí)時(shí)健康監(jiān)測和可穿戴通信領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。未來，團(tuán)隊(duì)計(jì)劃進(jìn)一步探索更多柔性基底材料，精細(xì)調(diào)控有機(jī)發(fā)光層以實(shí)現(xiàn)不同顏色和亮度表現(xiàn)，并簡化制造工藝，以推動可拉伸 OLED 技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用。