近期上海復(fù)旦大學(xué)科研人員成功研制出一種超薄的發(fā)光纖維 PLECs，這種發(fā)光纖維能夠制作成發(fā)光的衣服和其他和穿戴設(shè)備。
現(xiàn)如今各種能夠監(jiān)測身體和健康的智能穿戴電子設(shè)備產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，人們對于更為柔韌的發(fā)光元件的需求也與日俱增，為了應(yīng)對這種需求，科研人員對于集成有發(fā)光元件纖維材料的開發(fā)也倍感興趣，但是纖維的表面并不適合當(dāng)前的自發(fā)光材質(zhì)。然后近期有一組科研人員找到了一種新的方式來在纖維中集成發(fā)光元件，這種新的技術(shù)被稱為發(fā)光元件纖維。
這個(gè)了不起的科研團(tuán)隊(duì)就在中國上海復(fù)旦大學(xué)，目前正致力于研究聚合物發(fā)光電化學(xué)池（以下簡稱 PLECs）。同其他發(fā)光元件一樣，PLECs 一般是由兩個(gè)金屬電極與電激發(fā)光的纖薄有機(jī)層（用作半導(dǎo)體元件）相連。由于 PLECs 能夠?qū)⒖蓜与x子整合到半導(dǎo)體元件中，因此相較于其他發(fā)光二極管而言具備以下優(yōu)點(diǎn)：低工作電壓、較高的電子/光子轉(zhuǎn)換效率以及更高的能效。此外 PLECs 并不采用對空氣敏感的金屬材質(zhì)，這樣就可用于較為粗糙的表面，聚合物發(fā)光電化學(xué)池對電極材料表面的粗糙度要求較低，上述特性決定了 PLECs 可用來進(jìn)行大批量生產(chǎn)。
這種纖維狀 PLECs 采用四層同軸結(jié)構(gòu)，以鋼絲作為纖維基底，通過特定的溶液化學(xué)工藝，在鋼絲上均勻吸附氧化鋅納米粒子和聚合物發(fā)光層，一能保護(hù)發(fā)光層，二能降低導(dǎo)體中電流的外泄從而提升電力效能。然后在聚合物層外表面均勻纏繞上一層高導(dǎo)電性的取向碳納米管薄膜作為透明電極，即可得到纖維狀聚合物發(fā)光電化學(xué)池。鑒于碳納米管的一維納米結(jié)構(gòu)，使得纖維具備高導(dǎo)電性。分析圖像顯示這種纖維具有同樣的直徑以及更為平滑的外表面。
創(chuàng)造出纖維狀 PLECs 的科學(xué)家測量出這種材料的使用壽命，此纖維會在前21分鐘內(nèi)逐步增加亮度，然后在接下來的四小時(shí)總逐步變暗。通過給纖維的內(nèi)層金屬絲和外層碳納米外包之間施加5.6伏的電壓，纖維則開始發(fā)出藍(lán)光，在施加13伏電壓時(shí)，纖維的亮度則達(dá)到峰值。
纖維所發(fā)出的光的亮度幾乎完全與觀察者視角無關(guān)。當(dāng)彎曲纖維時(shí)候，依舊能達(dá)到90%以上的亮度且沒有顯現(xiàn)明顯的損害。盡管目前只開發(fā)出藍(lán)光，但科研團(tuán)隊(duì)認(rèn)為可開發(fā)出其他顏色光的纖維。
通過一系列的研究，科研人員發(fā)現(xiàn)這些發(fā)光纖維可在不損傷發(fā)光性能的前提下編織成織物，這就意味著纖維狀 PLECs 具備了大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用的可能性，是制作發(fā)光衣服和其他智能穿戴設(shè)備的首選材料。
