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超级电子织物,织出的“布料”能当显示器!
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Shi, X., Zuo, Y., Zhai, P. et al. Large-area display textiles integrated with functional systems. Nature 591, 240–245 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03295-8 近年来,显示设备已经从刚性面板发展到柔性薄膜。然而,电子纺织品的结构和制造工艺完全不同于传统的薄膜器件,例如目前用于构建柔性显示器的有机发光二极管(OLED)。一方面,纺织品是由纤维编织而成的,会形成粗糙多孔的结构,因此才可以变形和贴合人体轮廓;而 OLED 则是通过在阴极和阳极电极之间沉积多层半导体有机薄膜制成,这些半导体有机薄膜通常放置在玻璃或塑料等平面衬底上。因此,当 OLED 附着在粗糙和可变形的纺织品表面上时,这些薄膜器件的性能往往很差或会随着时间的推移而很快失效。另一方面,将有机薄膜沉积在适合织成柔性显示纺织品的纤维上也是非常困难的,因为这些薄膜太脆弱,无法承受编织过程中的交织摩擦,用于制造有机电致发光器件的常规方法也不适合大规模制造纤维电极。 在以往同类研究中,虽然光纤、聚合物发光电化学电池纤维和交流电致发光纤维等纤维发光器件也可以编织成照明纺织品,但它们通常只能显示预先设计的图案,而在诸如计算机和移动电话之类的标准显示应用中,不能根据输入的数字信号实时、单独地动态控制像素是一个相当大的限制。 如何将电子设备的制造、功能与纺织品完美结合起来,这是新一代智能电子纺织品需要突破的难关。 用特制纤维来 “织布” 为了克服上述问题,复旦大学彭慧胜和同事们在研究中采用了全新的材料设计方案。材料方面,他们使用基于硫化锌(ZnS)磷光体的电场驱动装置来编织显示织物,与 OLED 器件不同,分散在绝缘聚合物基体中的 ZnS 磷光体通过在聚合物基体上交变电场被激活。这种新型电子织物具备简单可靠的制备工艺,同时有着可规模化生产的能力,可以将显示器、键盘、电源等电子功能同时编织到织物中,形成一个多功能的综合织物系统。
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