作者:圣路易斯华盛顿大学的布兰迪·杰斐逊
路易斯(号外乐团成员) 王传实验室的博士生赵军义,用灵活的PeLEDs展示了一点学校精神
信用:王实验室 当然,你可以用铰链连接两个屏幕,称手机为“可折叠”,但如果你能把它卷起来放在钱包里呢?或者把它戴在手腕上当手表? 位于圣路易斯的华盛顿大学麦克勒维工程学院正在开发数字显示器的下一步
路易可以让这成为现实
首先,有发光二极管
然后是有机发光二极管
现在,王传实验室的研究人员,普雷斯顿M
电气和系统工程的绿色部门已经开发出一种新材料,这种材料既有最好的技术,又有一种新颖的制造方法——使用喷墨打印机
这项研究发表在本月的《先进材料》杂志上
有机发光二极管由有机小分子或聚合物材料制成,价格便宜且灵活
“你可以弯曲或拉伸它们——但它们的性能相对较低,寿命较短,”王说
“像microLEDs这样的无机发光二极管性能很高,超级明亮,非常可靠,但不灵活,非常昂贵
" “我们制造的是一种有机-无机化合物,”他说
“它两全其美
" 他们使用了一种叫做有机金属卤化物钙钛矿的特殊晶体材料——虽然有了新的变化
传统的制造液态钙钛矿薄层的方法是将它滴在一个平坦的旋转的基底上,就像旋转艺术玩具一样,这一过程被称为旋涂
随着基底的旋转,液体扩散开来,最终覆盖在一个薄层上
从那里,它可以被回收并制成钙钛矿发光二极管,或PeLEDs
然而,像旋转艺术一样,在这个过程中浪费了大量材料——当衬底以几千转/分的速度旋转时,一些滴落的钙钛矿飞溅并飞走,没有粘附到衬底上
“因为它是液态的,”王说,“我们想象我们可以用喷墨打印机”来代替旋涂。”
喷墨制造节省材料,因为钙钛矿只能沉积在需要的地方,就像在纸上印刷字母和数字一样精确;没有飞溅,更少浪费
这个过程也快得多,将制造时间从五个多小时缩短到不到25分钟
行动灵活的人
信用:王实验室 使用喷墨打印方法的另一个好处是有可能重塑电子产品的未来:钙钛矿可以被打印到各种非常规的基底上,包括那些在旋转时不稳定的基底——橡胶等材料
王说:“想象一下,有一个设备开始只有手机那么大,但可以扩展到平板电脑那么大。”
然而,要使显示器灵活,在橡胶上印刷硬的发光二极管是不行的
发光二极管本身需要灵活
钙钛矿不是
第一作者赵军义,博士
D
王实验室的候选人能够通过将无机钙钛矿晶体嵌入到由聚合物粘合剂制成的有机聚合物基质中来解决这个问题
这使得钙钛矿,以及相联系的PeLEDs本身,在本质上具有弹性和可拉伸性
两全其美
这个过程并不完全简单
在实验室里花了很长时间——几个晚上——才把它做好
王和赵一致认为,最大的障碍是确保不同的材料层不会混合
因为PeLED的所有部分都是由液体制成的——钙钛矿层以及两个电极和一个缓冲层——一个主要问题是防止所有层混合
发光二极管被构造成夹层状结构,至少具有发射层、阳极层和阴极层
有时也可以使用诸如电子和空穴传输层的附加层
赵必须保证钙钛矿层不会与其他任何物质混合,就像用荧光笔在刚写好的墨水上划划一样
他需要找到一种合适的聚合物,一种可以插入钙钛矿和其他层之间的聚合物,保护它免受它们的影响,同时又不会过多干扰PeLED的性能
“我们找到了最佳的材料和最佳的厚度来平衡设备的性能和保护,”赵说
在那之后,他继续印刷第一张有弹性的照片
这些海报可能只是电子革命的第一步:墙壁可以提供照明,甚至可以展示当天的报纸
它们可以用来制造可穿戴设备,甚至是智能可穿戴设备,比如测量血氧的脉搏血氧计
最令人兴奋的是,能够廉价、快速地打印出有弹性、有弹性的像素可能会带来新的技术
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