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可穿戴电子产品福音发光装置集成入面料

发布时间:2019-08-15 15:55:56

  随着可以检测运动和健康状况的可穿戴电子设备的出现,对于更柔性发光设备的需求日益增长着。一项研究人员感兴趣的方向是开发集成了发光装置的布料。不幸的是,布料本身并不能作为一个适合的发光材料的表面。然而,一个科学家团队已经找到解决这个问题的方法,就是利用叫发光装置纤维的新技术把发光装置直接集成入面料中。

  来自我国的该研究团队,研发了聚合物发光电化学电池(PLECs)。与许多其他发光设备相同,PLECs具有两个金属电极,两电极与作为半导体的有机薄层相连接。因为PLECs把移动的离子加入进半导体中,它们相比于其他发光二极管(s)有诸多好处:工作电压低,光电转换效率高,功率效率高。PLECs是一个不错的选择,也是因为它们无需使用对空气敏感的金属,可以在粗糙表面上使用。这些特点使其适合大规模生产。

  这些纤维状PLECs具有四层同轴结构。PLEC纤维采用溶液法进行制备,首先采用钢丝作为纤维的基体,后浸涂一层薄的ZnO纳米颗粒层。这一层有两个主要功能:保护接下来的发光层,同时降低漏电流,提高电流效率。

  接下来,使用浸渍法在钢丝表面再沉积一层电致发光聚合物层。最后,将一张整齐排列的碳纳米管层包裹在钢丝束最外层,其中碳纳米管使用的是干拉型可纺碳纳米管。由于碳纳米管结构是高度一致的,它们给纤维提供了高的电导率。照片表明,纤维直径均匀、外表面平滑。

  创造了这些纤维的科学家们研究了这些设备的寿命。他们发现纤维在21分钟内逐渐点亮并在四个小时内逐渐暗淡;在该研究中,纤维发出的光是蓝色的。当施加 5.6V电压时,纤维被点亮;当施加电压为1 V时,纤维电流强度达到峰值。当对纤维预先充电时,它显示出了类似传统LED的快速接通相应。

  纤维发出光的亮度几乎完全不受视角影响。即使纤维弯曲也能保持高于90%的亮度,并没有明显的损伤。虽然这项探索中只对蓝色进行了研究,但研究小组认为其他颜色效果类似。

  综合这些研究来看,这些发光纤维可以织入织物而不损害其发光性能。这使得它们成为未来发展可穿戴电子产品和其它编织电子产品有力的候选材料。

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