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北航潘曹峰教授AFM:应变不敏感的褶皱金/聚合物复合电极及其电化学发光器件

高分子科学前沿  · 公众号  · 化学  · 2024-07-02 08:16
    

主要观点总结

本文报道了一种基于氧化还原反应的仿生柔性电化学发光器件的研究进展。为解决全可拉伸柔性电化学发光器难以实现的问题,北航潘曹峰教授课题组提出构筑中间层策略,设计了一种褶皱金-聚合物共形复合结构材料,实现高性能透明可拉伸的电极制备。该电极具有优异导电性和透明度,并且能与发光层紧密粘合,无需施加压力或粘合层,经历拉伸和弯曲不分层。组装的器件发光亮度高,拉伸率达到50%时仍保持高亮度。相关成果发表在《Advanced Functional Materials》上。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

受自然界生物发光现象启发,仿生柔性电化学发光器件近年来发展迅速。然而,由于传统透明导电电极材料的硬而脆力学特性及化学稳定性问题,全可拉伸柔性电化学发光器一直难以实现。

关键观点2: 研究创新

北航潘曹峰教授课题组提出构筑中间层策略,设计了一种褶皱金-聚合物共形复合结构材料,解决了金属材料在柔性衬底超薄生长难题,增强了惰性金和柔性衬底界面作用。制备的电极具有优异导电性和透明度,并且具有优异机械鲁棒性。

关键观点3: 器件结构和工作机制

ECLD由两层预拉伸褶皱镀金电极和一层静电纺丝发光层组成“三明治”结构,可以贴敷于人体皮肤,用于可穿戴显示。它可以跟随皮肤完成扭转、弯曲等动作并保持稳定发光。

关键观点4: 制备方法和性能

采用预拉伸-释放法制备褶皱金-聚合物复合电极,有效分散机械应变。ECLD的发光层具有粗糙多孔结构,有利于发光溶液的均匀浸润和渗透,其光电和机械性能优于传统的电解质凝胶。ECLD在拉伸过程中亮度保持稳定。

关键观点5: 应用前景

成功制备了对应变不敏感的全可拉伸电化学发光器件,具有多种图案和多像素阵列的器件可以跟随皮肤弯曲、扭曲和拉伸保持稳定的发光显示。该研究为低交流偏置驱动的全可拉伸电化学发光显示提供了新思路。


文章预览

在自然界中,很多生物(例如,萤火虫、水母、发光蘑菇等)通过氧化还原反应将化学能以接近100%效率转变为光能,展现出奇妙绚丽的生物发光现象。受这一自然现象的启发,基于氧化还原反应的仿生柔性电化学发光器件近年来发展迅速。然而,由于传统透明导电电极材料硬而脆力学特性及化学稳定性等问题使得全可拉伸柔性电化学发光器始终难以实现。 在此, 北航 潘曹峰教授 课题组 提出构筑中间层策略,设计了一种褶皱金-聚合物共形复合结构材料,实现高性能透明可拉伸的电极制备 。 这种策略实现了金和弹性体之间界面能匹配,通过化学气相沉积parylene中间层,改变金在聚合物表面生长模式,解决了金属材料在柔性衬底超薄生长难题,增强了惰性金和柔性衬底界面作用。制备的电极具有优异导电性(表面电阻 < 10 Ω/sq)和透明度(透光率>60 ………………………………

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