Исследование в США: пластификаторы повышают квантовую эффективность светящихся полимеров почти до 100%, а растяжимость — в 20 раз

Репортаж от Wedoany，Исследователи из Института молекулярной инженерии им. Прицкера Чикагского университета (UChicago PME) обнаружили, что добавление распространённого пластификатора — диоктилфталата (DOP) — в плёнки из светящихся полимеров одновременно повышает яркость и растяжимость материала. Это достижение может ускорить внедрение гибких дисплеев в умные часы, фитнес-трекеры, медицинские устройства и человекоподобных роботов. Соответствующая статья опубликована в журнале Nature Communications.

Разработка растяжимых светоизлучающих материалов долгое время была ограничена противоречием: придание экрану гибкости часто достигалось за счёт снижения яркости. Исследовательская группа отмечает, что при плотной упаковке в плёнке светящиеся полимеры мешают друг другу, ослабляя световой выход. Принцип действия пластификатора заключается в создании пространства между полимерными цепями, что предотвращает взаимные помехи и повышает гибкость.

Сихун Ван, доцент кафедры молекулярной инженерии и ведущий автор исследования, отметил, что предыдущие работы были склонны к разработке сложных новых химических структур, тогда как предложенная стратегия требует лишь смешивания двух веществ. При этом DOP, будучи зрелым коммерчески доступным пластификатором, уже широко применяется в продуктах от штор для ванн до изоляции кабелей.

Студент-исследователь Глинна Ван, руководивший проектом, провёл испытания с DOP. Результаты показали, что эффективность светоизлучения плёнки, усиленной DOP, повысилась с 60% до почти 100%, а растяжимость — с 5% до более чем 110%, что представляет собой увеличение более чем в 20 раз. При интеграции в рабочие OLED-устройства эффективность пластифицированных плёнок оказалась на 35% выше по сравнению с устройствами без добавления DOP.

Исследовательская группа дополнительно протестировала DOP на пяти различных светящихся полимерах, и все материалы продемонстрировали значительное улучшение яркости и гибкости. Сихун Ван отметил, что это указывает на возможную широкую применимость данного физического подхода, не требующего разработки новых специализированных материалов для каждого применения.

Для индустрии пластиковых добавок DOP и аналогичные пластификаторы являются зрелыми продуктами со стабильной цепочкой поставок и системой ценообразования. Подтверждение их применимости в высокотехнологичной электронике может открыть для этих материалов новые рынки. Производителям дисплеев также не потребуется инвестировать в сложные новые процессы химического синтеза; они смогут адаптировать существующие материалы и производственные линии, снижая затраты на разработку и вывод на рынок.

Сфера применения выходит за рамки потребительской электроники. Лаборатория Сихуна Вана изучает возможность использования этой технологии для носимых мониторов здоровья, повторяющих контуры тела, устройств светотерапии, а также дисплейных матриц для роботов и систем трёхмерной визуализации. Исследовательская группа работает над масштабированием технологии, интегрируя усиленные материалы в более крупные дисплейные матрицы, а также изучает другие применения в оптической терапии и биомедицинских устройствах.