我国科学家发明纤维状聚合物发光电化学池

可穿戴电子设备不仅能发光, 而且还能改变颜色?这种更酷的时尚发光可穿戴电子设备有望在不久的将来成为现实。

据了解, 复旦大学高分子科学系、聚合物分子工程国家重点实验室彭慧胜课题组现已研制出一种新型纤维状聚合物发光电化学池, 该项突破性研究为可穿戴纤维状发光器件的发展带来“曙光”。相关研究成果已于23日发表在国际顶级期刊《自然—光子学》。

近年来, 可穿戴电子设备被广泛应用于微电子、生物医药、运输和航空航天等多个领域。随着可穿戴纤维状能源器件的不断发展, 柔性、轻质、便捷已不能满足人们对可穿戴电子设备的所有想象。如何让可穿戴电子设备不仅“用起来很美”, 而且“看起来更美”, 科研工作者对可穿戴纤维状发光器件的研发进行了持续攻坚。

彭慧胜课题组经过三年多潜心研究, 通过低成本的溶液法在国际上首次研制了纤维状聚合物发光电化学池。课题组首先在钢丝上均匀吸附氧化锌纳米粒子和聚合物发光层, 然后在聚合物发光层外表面均匀缠绕上一层高导电性的取向碳纳米管薄膜, 作为透明电极, 最终得到了纤维状聚合物发光电化学池。

传统发光器件主要包括有机小分子发光二极管和聚合物发光二极管。与传统发光二极管相比, 该论文第一作者、复旦大学高分子科学系转博生张智涛表示, 纤维状聚合物发光电化学池具有独特的优点, 如较低的操作电压、较高的电子/光子转换效率和较高的功率效率等。“更加重要的是, 相比有机发光二极管, 聚合物发光电化学池对电极材料表面的粗糙度要求较低, 这将有利于大规模生产。”

据了解, 目前纤维状聚合物发光电化学池可实现360度发光。如果将不同颜色的发光聚合物集成到一根纤维上, 还可实现一根纤维上同时发出不同颜色的光。彭慧胜告诉笔者, 该研究同时发现, 这些发光纤维还具有良好的柔性, 可编成柔性的织物和各种图案, 将不同颜色的纤维组合在一起, 通过控制发光纤维的亮度比, 还可以实现复合光颜色的有效调控。

《自然—光子学》审稿人表示, 多年来, 人们一直渴望研制出可穿戴的发光纤维, 但没有实现, 这项研究实现了突破。据悉, 课题组将进一步提高器件性能, 为发光可穿戴电子设备的大规模工业化生产奠定基础。