作者:陈彬 吴艳洁 来源: 中国科学报 发布时间:2026-4-15
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宁波东方理工大学等
“皮肤级”可穿戴电子设备走向商业化应用

 

本报讯(记者陈彬 通讯员吴艳洁)宁波东方理工大学副教授黄子劲团队与合作者创新性地提出“弹性微相工程”策略,结合全新设计的“双嵌入式可拉伸透明电极”,成功制备出兼具超高亮度与卓越拉伸性能的本征可拉伸有机发光二极管(is-OLED)。该器件实现了33443坎德拉每平方米的创纪录发光亮度与高达120%的拉伸率,向下一代“皮肤级”可穿戴电子设备的商业化应用迈出了标志性的一步。相关研究成果近日发表于《光:科学与应用(英文)》。

近年来,可穿戴电子产品飞速发展,能够适应人体运动的is-OLED成为下一代智能柔性显示的核心。然而,如何兼顾高亮度、高效率与极佳的可拉伸性一直是困扰学术界的难题。

研究团队选择将3种具有不同延展性和表面能的弹性体(SBS、SIS、SEBS)分别掺杂到绿色聚芴(GPF)发光聚合物中进行系统对比。结果发现,弹性体SBS与发光聚合物GPF具有高度匹配的表面能,两者能达到极佳的分子级相容性。在这种极佳的相容性驱动下,混合物自组装形成了独特的“三维微观相分离”结构。GPF作为连续的主体基质,提供了通畅的电荷传输通道和发光功能,而SBS则像“纳米级减震器”一样均匀分散在三维结构中。这种连续均匀的弹性微相不仅极大降低了拉伸时的应力集中,避免了薄膜局部断裂,还显著减少了电子陷阱。测试显示,掺杂10% SBS的混合薄膜不仅抗裂应变提升了一倍,其电子电流密度更是较纯发光层实现了逾300%的飞跃。

有了完美的发光层,还需要一条同样柔韧、可靠的“供电线路”。针对传统银纳米线电极粗糙且易剥落的痛点,团队设计了一种新型的水浮转移“双嵌入式可拉伸透明电极”(PAT STE),并开发出一套“水上漂”工艺——在基底上预涂覆水溶性牺牲层,接着依次旋涂导电聚合物、银纳米线以及热塑性聚氨酯弹性体基质。将其浸入水中后,水溶性牺牲层自动溶解,电极膜即可平稳浮于水面,完美避开传统物理撕扯造成的网络断裂。

这种透明柔性电极表面极致平滑,极大减少了界面电荷注入势垒,在经历1000次20%应变的拉伸循环后,电阻几乎不变,具备极佳的长期环境稳定性。

基于最优的发光层和上述PAT STE透明柔性电极,研究团队组装出完整的is-OLED器件,峰值亮度达33443坎德拉每平方米,亮度可与传统刚性器件媲美。同时,器件在高达120%的机械拉伸应变下依然能稳定发光,在100次15%动态拉伸应变后,仍能保持约90%的初始亮度。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1038/s41377-026-02271-z

《中国科学报》 (2026-04-15 第4版 综合)
 
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