Материал на основе MXene позволяет носимым экранам приблизиться по качеству к смартфонным дисплеям.
Растяжимые OLED-дисплеи получили одно из самых значимых обновлений за последние годы. Международная команда исследователей под руководством материаловеда Юрия Гоготси из Университета Дрекселя продемонстрировала OLED, способный растягиваться до 200% от исходного размера, сохраняя при этом стабильную яркость и рекордную эффективность излучения.
Разработка устраняет ключевое ограничение, которое десятилетиями сдерживало развитие носимых дисплеев: при растяжении такие экраны неизбежно тускнели. Новый подход открывает путь к устройствам, встроенным в одежду, спортивную экипировку и медицинские носимые системы — от «умных» тканей до эластичных биосенсоров с визуальной индикацией в реальном времени.
Главный прорыв — отказ от ITO
Традиционные OLED-дисплеи используют в качестве прозрачного анода плёнку оксида индия-олова (ITO), нанесённую на стекло. Этот материал хорошо проводит ток и пропускает свет, но обладает критическим недостатком: он хрупок. По сути, это керамика, плохо совместимая с изгибом, скручиванием и тем более растяжением.
Команда Гоготси предложила заменить ITO на MXenes — класс двумерных материалов с металлической проводимостью, открытых и активно исследуемых при его участии. MXene представляет собой набор атомарно тонких слоёв, которые могут скользить относительно друг друга, не разрушаясь при деформации.
Созданная исследователями прозрачная проводящая плёнка толщиной всего 10 нанометров оказалась одновременно гибкой, эластичной и электрически эффективной. По словам Гоготси, она «выглядела как идеальная замена ITO».
200% растяжения и рекордная эффективность
В ходе экспериментов выяснилось, что максимальной эластичности удаётся добиться при сочетании MXene с серебряными нанопроводами. Такая структура выдерживает двукратное растяжение (200%) без деградации характеристик.
Более того, новая анодная плёнка не просто сохраняет яркость — она значительно её повышает. Благодаря возможности химической настройки поверхности MXene, электроны эффективнее передаются от электрода к органическому светоизлучающему слою.
Результат — внешняя квантовая эффективность 17%, что является рекордом для растягиваемых OLED. Этот показатель отражает, какая доля подводимой электрической энергии преобразуется в свет.
«Достижение таких значений при значительном растяжении — крайне важный результат», — отмечает Сынхёп Ю, руководитель лаборатории органической электроники KAIST. По его словам, теоретический предел для подобных устройств находится около 20%, и новая разработка уже вплотную к нему приблизилась.
Усиление эффекта: дополнительные органические слои
Для дальнейшего повышения яркости команда пошла дальше замены анода. Исследователи из группы Тэ-У Ли (Сеульский национальный университет) добавили в структуру OLED два дополнительных органических слоя:
- один оптимизирует доставку положительного заряда к светоизлучающему слою;
- второй перерабатывает энергию, которая обычно теряется внутри устройства.
В сочетании с MXene-анодом это обеспечивает яркое, стабильное свечение даже при сильном растяжении, что ранее считалось практически недостижимым.
Почему это важно
До сих пор разработчики OLED были вынуждены выбирать между яркостью и эластичностью. Новая работа впервые демонстрирует, что эти качества можно совместить в одном устройстве.
По мнению Гоготси, именно это делает разработку принципиально успешной: она не просто улучшает существующие технологии, а снимает фундаментальный компромисс, ограничивавший область применения растяжимых дисплеев.
Итог: растяжимые OLED на основе MXene приближаются по характеристикам к дисплеям смартфонов и смарт-часов, оставаясь при этом гибкими и эластичными. Это важный шаг к следующему поколению носимой электроники — визуальной, интерактивной и буквально «вшитой» в повседневную среду.
Источник: https://spectrum.ieee.org/stretchable-oleds-wearable-display-drexel?utm_source=homepage&utm_...
Больше интересного – на медиапортале https://www.cta.ru/