张芝涛将带有斯坦福标志的柔性发光薄膜戴在手指的指关节上。这显示了薄膜如何能够承受挠曲和起皱。来源:包集团研究实验室的和没人会想到把自己的智能手机、电视或其他电子设备弄皱。今天的显示器——既平又硬又脆——缺乏对用户互动响应的能力。斯坦福大学化学工程师鲍振安(Zhenan Bao)和她的研究团队一直在开发一种显示器，以改变这种情况。现在，经过三年多的工作，他们在3月23日发表在《自然》杂志上的一篇新论文中展示了可拉伸、潜在可重塑显示器的原理证明。
他们的发明取决于发现一种生产高亮度弹性发光聚合物的方法，这种聚合物的功能类似于灯泡中的灯丝。该小组最终的显示器完全由弹性聚合物——合成塑料材料——制成。这种设备的最大亮度至少是手机的两倍，并且可以拉伸到原来长度的两倍而不会撕裂。
“可拉伸显示器可以提供一种新的人机交互方式，”该论文的高级作者、工程学院的李开复教授鲍说。“我们可以看到图像并与之互动，然后显示器可以根据我们的反应发生变化。”
启发性的发现
大多数发光聚合物是坚硬的，拉伸时会破裂。科学家可以通过添加弹性绝缘材料，如橡胶，来增加它们的柔韧性。但是这些添加剂降低了导电性，这需要聚合物使用危险的高电压来产生甚至更暗的光。
然而，大约三年前，博士后学者张芝涛发现，一种名为SuperYellow的黄色发光聚合物不仅变得柔软柔韧，而且当与一种具有弹性的聚氨酯混合时，还会发出更亮的光。
“如果我们加入聚氨酯，我们会看到超黄色的纳米结构，”该研究的第一作者张说。“这些纳米结构非常重要。它们使易碎的聚合物变得可拉伸，它们使聚合物发出更亮的光，因为纳米结构像渔网一样连接在一起。”
与添加橡胶不同，使超黄色有弹性的纳米纤维互连网络不会抑制电流——这是开发明亮显示器的关键。在这一发现之后，该小组还创造了弹性红色，绿色和蓝色发光聚合物。
堆叠各层
现在有了可拉伸的发光聚合物，该小组需要将电子显示器的剩余成分层叠在一起。
“找到合适的材料真的很有挑战性，”鲍解释道。“从电子角度来说，它们必须相互匹配才能给我们带来高亮度。但是，它们还需要具有类似的良好机械性能，以允许显示器可拉伸。最后，为了制作，之桃必须想出一种方法将各层堆叠在一起，这样这个过程就不会降低亮度。”
最终显示包含七层。两个外层是封装器件的两个基底。向内移动的是两个电极层，每个电极层之后是电荷传输层。最后，发光层夹在中间。
当电流通过显示器时，一个电极将正电荷(称为空穴)注入发光层，而另一个电极将负电荷电子注入发光层。当这两种电荷相遇时，它们结合并进入高能激发态。几乎紧接着，通过产生一个光子——光的粒子，状态恢复正常。
由此产生的全聚合物薄膜可以粘附在手臂或手指上，在弯曲或折曲过程中不会撕裂。这将使可穿戴追踪器的显示器直接贴在皮肤上。
包看到了可拉伸显示器的各种其他潜在用途。它可以用来制作可变形的交互式屏幕，甚至在地图上形成三维景观。
“想象一个显示器，你可以在屏幕上看到和感受到三维物体，”鲍说。“这将是一种全新的远程互动方式。”
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