Исследователи из университета Фудань (Шанхай) изобрели тонкие светоизлучающие волокна, которые могут быть вплетены в текстиль, что позволит использовать их для производства светящейся одежды и другой носимой электроники.
Иллюстрация: Чжитао Чжан
Органические светоизлучающие диоды (OLED) все чаще находят применение в экранах смартфонов и телевизоров, поскольку обеспечивают высокую яркость и широкий диапазоном цветов, и при этом могут размещаться на жестких, изогнутых и даже гибких поверхностях. Однако внедрить OLED в ткань трудно, поскольку они зависят от катодов, которым для полного вытеснения электронов с их поверхностей необходимо относительно небольшое количество энергии. Подобные материалы с «малой работой выхода», включая кальций или магний, чувствительны к воздуху, что создает проблему для их использования в тканях.
Поэтому вместо OLED Чжитао Чжан (Zhitao Zhang) из Фуданьского университета в Шанхае и его коллеги исследовали устройства, известные как полимерные светоизлучающие электрохимические ячейки (PLEC). Как и OLED, PLEC обычно состоят из двух металлических электродов, подключенных к электролюминесцентному органическому полупроводнику, но PLEC дополнительно содержат соли в светоизлучающем слое. Это решение не только дает такие преимущества перед OLED, как высокий коэффициент преобразования электронов в фотоны и большой энергетический КПД, но также не требует катодов с малой работой выхода.
Теперь ученые разработали волокнистые PLEC толщиной примерно один миллиметр, состоящие из тонкой стальной проволоки, покрытой слоем наночастиц оксида цинка, электролюминесцентного полимера и внешнего прозрачного слоя из углеродных нанотрубок. Эти волокна можно скручетвать друг с другом и вплетать в узоры легкого и гибкого текстиля. Чжан совместно с Хушен Пэном (Huisheng Peng) и своими коллегами подробно описал проведенные исследования в журнале Nature Photonics за 18 марта.
Если между внутренней металлической проволокой и внешним слоем из углеродных нанотрубок приложить напряжение несколько вольт или выше, волокна будут излучать синий или желтый свет со всей своей поверхности. В будущем можно получить свечение и других цветов. Наночастицы оксида цинка и электролюминесцентный полимер изготавливаются с помощью простого процесса, который, как предполагают ученые, может быть доработан для практических приложений. По словам Чжана, эти волокна могут применяться в светоизлучающей одежде для создания интеллектуальных изделий из ткани.
Существенным недостатком PLEC является быстрая деградация параметров. Яркость свечения этих волокон уменьшается наполовину уже после четырех часов работы. Тем не менее, исследователи в области электроники Энрике Орти (Enrique Ortí) и Хенк Болинк (Henk Bolink) из университета Валенсии (Испания), не принимавшие участия в этой работе, в своем обзоре, опубликованном в журнале Nature Photonics, отметили, что уже существуют PLEC, способные работать в течение нескольких тысяч часов, и, возможно, когда-то они начнут использоваться в волокнах длительного свечения.
Исследователи из университета Фудань (Шанхай) изобрели тонкие светоизлучающие волокна, которые могут быть вплетены в текстиль, что позволит использовать их для производства светящейся одежды и другой носимой электроники.
Органические светоизлучающие диоды (OLED) все чаще находят применение в экранах смартфонов и телевизоров, поскольку обеспечивают высокую яркость и широкий диапазоном цветов, и при этом могут размещаться на жестких, изогнутых и даже гибких поверхностях. Однако внедрить OLED в ткань трудно, поскольку они зависят от катодов, которым для полного вытеснения электронов с их поверхностей необходимо относительно небольшое количество энергии. Подобные материалы с «малой работой выхода», включая кальций или магний, чувствительны к воздуху, что создает проблему для их использования в тканях.
Поэтому вместо OLED Чжитао Чжан (Zhitao Zhang) из Фуданьского университета в Шанхае и его коллеги исследовали устройства, известные как полимерные светоизлучающие электрохимические ячейки (PLEC). Как и OLED, PLEC обычно состоят из двух металлических электродов, подключенных к электролюминесцентному органическому полупроводнику, но PLEC дополнительно содержат соли в светоизлучающем слое. Это решение не только дает такие преимущества перед OLED, как высокий коэффициент преобразования электронов в фотоны и большой энергетический КПД, но также не требует катодов с малой работой выхода.
Теперь ученые разработали волокнистые PLEC толщиной примерно один миллиметр, состоящие из тонкой стальной проволоки, покрытой слоем наночастиц оксида цинка, электролюминесцентного полимера и внешнего прозрачного слоя из углеродных нанотрубок. Эти волокна можно скручетвать друг с другом и вплетать в узоры легкого и гибкого текстиля. Чжан совместно с Хушен Пэном (Huisheng Peng) и своими коллегами подробно описал проведенные исследования в журнале Nature Photonics за 18 марта.
Если между внутренней металлической проволокой и внешним слоем из углеродных нанотрубок приложить напряжение несколько вольт или выше, волокна будут излучать синий или желтый свет со всей своей поверхности. В будущем можно получить свечение и других цветов. Наночастицы оксида цинка и электролюминесцентный полимер изготавливаются с помощью простого процесса, который, как предполагают ученые, может быть доработан для практических приложений. По словам Чжана, эти волокна могут применяться в светоизлучающей одежде для создания интеллектуальных изделий из ткани.
Существенным недостатком PLEC является быстрая деградация параметров. Яркость свечения этих волокон уменьшается наполовину уже после четырех часов работы. Тем не менее, исследователи в области электроники Энрике Орти (Enrique Ortí) и Хенк Болинк (Henk Bolink) из университета Валенсии (Испания), не принимавшие участия в этой работе, в своем обзоре, опубликованном в журнале Nature Photonics, отметили, что уже существуют PLEC, способные работать в течение нескольких тысяч часов, и, возможно, когда-то они начнут использоваться в волокнах длительного свечения.