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能穿在身上的顯示器 納米材料新領域應用層出不窮
2021年08月26日 08:43:16
來源：化工儀器網 點擊量：7640
材料是制造業(yè)的基礎。新材料伴隨著技術涌起，其中納米材料在信息、能源、生物、醫(yī)藥、環(huán)境、航空航天等領域發(fā)揮重要作用。近日，納米材料在顯示器制造上大顯身手。復旦大學高分子科學系教授彭慧勝領銜的研究團隊自主研發(fā)出全柔性織物顯示系統(tǒng)，該成果以《大面積顯示織物及其功能集成系統(tǒng)》為題發(fā)表在《自然》雜志主刊。
【化工儀器網 項目成果】 材料是制造業(yè)的基礎。新材料伴隨著技術涌起，其中納米材料在信息、能源、生物、醫(yī)藥、環(huán)境、航空航天等領域發(fā)揮重要作用。近日，納米材料在顯示器制造上大顯身手。復旦大學高分子科學系教授彭慧勝的研究團隊自主研發(fā)出全柔性織物顯示系統(tǒng)，該成果以《大面積顯示織物及其功能集成系統(tǒng)》為題發(fā)表在《自然》雜志主刊。
顯示器隨處可見，但是將顯示器融入到織物中，同時保證織物的柔軟性、透氣性卻是一項難題。納米材料便則可解決這一難題。彭慧勝教授團隊著眼于研制負載有發(fā)光活性材料的高分子復合纖維和透明導電的高分子凝膠纖維，通過兩者在編織過程中的經緯交織形成電致發(fā)光單元，利用有效的電路控制實現(xiàn)新型柔性顯示織物，最后生產出用于編織的發(fā)光纖維材料。該織物輕薄、舒適，適用于極地科考、地質勘探等野外工作。研究人員只需在衣物上輕點幾下，即可實時顯示位置信息，地圖導航由“衣”指引。此外，語言障礙人群可以此作為高效便捷交流和表達的工具。
值得一提的是該織物的顯示特性與尋?？椢?、內在結構并不相同。該材料外表看起來與尋常紗線類似，但通電之后，其就會與纖維截然不同，發(fā)出明亮的光。
這是因為織物內搭接結構由發(fā)光經線和導電緯線組成。從橫截面方向看，其中一根透明導電纖維通過編織與其經緯搭接，另一根為涂覆有發(fā)光材料的導電紗線。施加交流電壓后，位于發(fā)光纖維上的高分子復合發(fā)光活性層在搭接點區(qū)域被電場激發(fā)，就形成了一個個發(fā)光像素點。在電場的激發(fā)下，電極和發(fā)光層憑借物理搭接，實現(xiàn)發(fā)光。
該方法可以將發(fā)光器件制備與織物編織過程相統(tǒng)一，利用工業(yè)化編織設備，組成長6米、寬0.25米、含約50萬個發(fā)光點的發(fā)光織物，發(fā)光點之間最小的間距為0.8毫米，滿足部分應用的分辨率需求。此外，更換發(fā)光材料，還能實現(xiàn)多色發(fā)光單元，呈現(xiàn)多彩織物。
該類材料與傳統(tǒng)的平板發(fā)光器件相比，發(fā)光纖維直徑更精確，在0.2毫米至0.5毫米之間調控。不僅如此，以此為材料梭織而成的衣物，可緊貼人體輪廓，如同普通織物般輕薄透氣，穿著舒適。
從研究初始到開花結果，技術攻堅克難歷經十余年。研究團隊先后解決了電致變色使用時域受制、共軛高分子活性層在高曲率纖維電極表面難均勻成膜、在微米的纖維上構建程序化控制發(fā)光點、織物如何適應外界環(huán)境的改變等多個難題。
除顯示織物外，彭慧勝團隊還實現(xiàn)了具有光伏織物、儲能織物、觸摸傳感織物與顯示織物的功能集成系統(tǒng)，利用納米材料將融合能量轉換與存儲、傳感與顯示等多功能于一身。該系統(tǒng)將廣泛應用于物聯(lián)網和人機交互領域，如實時定位、智能通訊、醫(yī)療輔助等。
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