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复旦研发纤维状PLECs,点亮未来智能穿戴设备

来源: 作者: 日期:2015-03-28 10:20:34 浏览:0

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近期上海复旦大学科研人员成功研制出一种超薄的发光纤维 PLECs,这种发光纤维能够制作成发光的衣服和其他和穿戴设备。

现如今各种能够监测身体和健康的智能穿戴电子设备产品不断涌现,人们对于更为柔韧的发光元件的需求也与日俱增,为了应对这种需求,科研人员对于集成有发光元件纤维材料的开发也倍感兴趣,但是纤维的表面并不适合当前的自发光材质。然后近期有一组科研人员找到了一种新的方式来在纤维中集成发光元件,这种新的技术被称为发光元件纤维。

这个了不起的科研团队就在中国上海复旦大学,目前正致力于研究聚合物发光电化学池(以下简称 PLECs)。同其他发光元件一样,PLECs 一般是由两个金属电极与电激发光的纤薄有机层(用作半导体元件)相连。由于 PLECs 能够将可动离子整合到半导体元件中,因此相较于其他发光二极管而言具备以下优点:低工作电压、较高的电子/光子转换效率以及更高的能效。此外 PLECs 并不采用对空气敏感的金属材质,这样就可用于较为粗糙的表面,聚合物发光电化学池对电极材料表面的粗糙度要求较低,上述特性决定了 PLECs 可用来进行大批量生产。

这种纤维状 PLECs 采用四层同轴结构,以钢丝作为纤维基底,通过特定的溶液化学工艺,在钢丝上均匀吸附氧化锌纳米粒子和聚合物发光层,一能保护发光层,二能降低导体中电流的外泄从而提升电力效能。然后在聚合物层外表面均匀缠绕上一层高导电性的取向碳纳米管薄膜作为透明电极,即可得到纤维状聚合物发光电化学池。鉴于碳纳米管的一维纳米结构,使得纤维具备高导电性。分析图像显示这种纤维具有同样的直径以及更为平滑的外表面。

创造出纤维状 PLECs 的科学家测量出这种材料的使用寿命,此纤维会在前 21 分钟内逐步增加亮度,然后在接下来的四小时总逐步变暗。通过给纤维的内层金属丝和外层碳纳米外包之间施加 5.6 伏的电压,纤维则开始发出蓝光,在施加 13 伏电压时,纤维的亮度则达到峰值。

纤维所发出的光的亮度几乎完全与观察者视角无关。当弯曲纤维时候,依旧能达到 90% 以上的亮度且没有显现明显的损害。尽管目前只开发出蓝光,但科研团队认为可开发出其他颜色光的纤维。

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通过一系列的研究,科研人员发现这些发光纤维可在不损伤发光性能的前提下编织成织物,这就意味着纤维状 PLECs 具备了大规模实际应用的可能性,是制作发光衣服和其他智能穿戴设备的首选材料。

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