Ученые из Института науки и технологий Тэгу Кёнбук (DGIST) в Корее изготовили гибкий материал, который ярко светится при растяжении и/или при приложении электрического поля. Результаты были опубликованы в журнале Applied Physics Reviews и показывают перспективы разработки ярких, устойчивых, растягивающихся устройств для использования, например, в качестве интерактивных дисплеев кожи и в мягкой робототехнике.
«Наш материал решает проблемы, связанные с электролюминесцентными устройствами, работающими от переменного тока (ACEL), которые в настоящее время находятся в стадии разработки», - объясняет Сун Мун Чжон из отдела энергетических технологий DGIST. «Существующие устройства не дают такого яркого свечения, к которому стремятся ученые, из-за проблем с их конструкцией».
Мягкие светоизлучающие устройства ACEL изготавливаются путем помещения светоизлучающего компаунда между двумя электродными слоями. Но для того, чтобы свет в середине достигал поверхности и действительно был виден, необходимо, чтобы по крайней мере один из электродных слоев был прозрачным. Это, однако, приводит к нескольким проблемам в зависимости от типа используемого материала, например, к хрупкости электрода или сложности его изготовления.
Джон и его коллеги преодолели эту и другие конструктивные проблемы в устройствах ACEL, вставив растяжимые серебряные электроды из нанопроволоки параллельно между двумя светоизлучающими слоями, состоящими из частиц сульфида цинка, легированных ионами меди, встроенных в полидиметилсилоксан (ZnS: Cu/ПДМС). ZnS:Cu/PDMS обладает привлекательным свойством: при деформации он излучает свет. Это называется механолюминесценцией. При добавлении серебряных электродов из нанопроволоки устройство также становится электролюминесцентным. Другими словами, приложение к нему электрического поля заставляет материал ярко светиться. «Наше устройство уникально тем, что может одновременно производить механо- и электролюминесценцию», - говорит Чон.
Конструкция также позволяет использовать толстые светоизлучающие слои, в отличие от предыдущих устройств ACEL, которые могут использовать только слои, достаточно тонкие для создания сильного электрического поля между двумя электродами. Новая конструкция решает эту проблему, вставляя электроды в виде ультратонких проводов внутрь светоизлучающего материала. Более толстый материал дает в 3,8 раза больше электролюминесцентной яркости, чем другие устройства ACEL.
«Предлагаемая нами структура в настоящее время может использоваться в крупномасштабных наружных рекламных щитах или светоизлучающих баннерах благодаря ее устойчивости к факторам окружающей среды и простоте конструкции», - говорит Чжон.
Затем команда хочет улучшить электролюминесценцию устройства в ответ на слабое электрическое поле. Для этого они планируют расположить серебряные нанопроволоки в разных направлениях, а не параллельно, как в нынешнем устройстве.