柔性可拉伸電致發(fā)光器件的出現(xiàn)，推動了可穿戴電子設(shè)備、柔性顯示器和軟體機(jī)器人等應(yīng)用的創(chuàng)新發(fā)展。然而，傳統(tǒng)的柔性器件制備工藝復(fù)雜、成本高，隨著柔性電致發(fā)光器件技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用需求的不斷增長，迫切需要開發(fā)一種簡易、可定制化的制備策略。
據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，近日，南方科技大學(xué)劉吉副教授研究團(tuán)隊(duì)提出一種簡易的制備策略，基于墨水直寫（DIW）3D打印技術(shù)，制備出集成式柔性電致發(fā)光器件和軟體機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)了柔性發(fā)光器件的全打印制造。該項(xiàng)研究為開發(fā)下一代柔性顯示器、可穿戴電子產(chǎn)品、智能偽裝等應(yīng)用開辟了新途徑。相關(guān)研究成果已發(fā)表于Nature Communications期刊。
研究人員提出一種通過多材料3D打印技術(shù)制備柔性電致發(fā)光器件的簡單方法，開發(fā)出一系列可用于3D打印離子導(dǎo)電層、電致發(fā)光層和介電絕緣層的墨水，能夠輕松按需制備出具有良好性能的柔性可拉伸發(fā)光器件。基于多層電致發(fā)光器件的強(qiáng)界面粘合特性，該3D打印器件具有極佳的發(fā)光性能。
3D打印電致發(fā)光器件及集成式自適應(yīng)軟體機(jī)器人的制備策略
得益于器件良好的魯棒性，該3D打印電致發(fā)光器件即使在機(jī)械形變下也表現(xiàn)出穩(wěn)定的電致發(fā)光性能。研究人員結(jié)合多材料3D打印技術(shù)，制備了帶有電致發(fā)光“SUSTech”圖案的柔性腕帶，展示了該材料選擇在制備柔性可穿戴電致發(fā)光器件方面的優(yōu)勢。該腕帶具備優(yōu)異的柔性機(jī)械性能，即使在彎曲、扭曲和拉伸等不同機(jī)械形變模式下，其發(fā)光圖案依然穩(wěn)定。當(dāng)去除形變壓力后，該器件形狀還可以完全恢復(fù)。總而言之，該簡單快捷的制備工藝可替代傳統(tǒng)方法，實(shí)現(xiàn)高效制備柔性、可拉伸、可定制化的電致發(fā)光器件。
多材料3D打印電致發(fā)光器件
該3D打印電致發(fā)光器件還可以與軟體機(jī)器人、光傳感單元相集成。研究人員從變色龍獲得靈感，利用3D打印技術(shù)將柔性電致發(fā)光器件及光傳感單元集成在軟體四足機(jī)器人上，該自適應(yīng)顏色匹配策略能夠與軟體機(jī)器人系統(tǒng)協(xié)同工作，構(gòu)建出一種集成式電致發(fā)光軟體機(jī)器人偽裝系統(tǒng)，機(jī)器人在行走過程中，可自主感知環(huán)境光變化并迅速響應(yīng)做出偽裝反饋。該研究為下一代軟體機(jī)器人的偽裝研究奠定了基礎(chǔ)。
集成式電致發(fā)光軟體機(jī)器人偽裝系統(tǒng)及邏輯電路控制示意圖
集成式電致發(fā)光軟體機(jī)器人可自適應(yīng)匹配環(huán)境顏色變化
展望未來，該項(xiàng)研究提出的多材料3D打印策略在電致發(fā)光器件制備中具有快速原型設(shè)計(jì)和可定制化的優(yōu)勢。基于該3D打印策略，可以為特定應(yīng)用定制更為復(fù)雜的電致發(fā)光器件，有望為設(shè)計(jì)開發(fā)下一代完全柔性的發(fā)光器件、智能顯示器和偽裝系統(tǒng)開辟新的思路。
該研究項(xiàng)目獲得廣東省自然科學(xué)基金（2022A1515010152、2020A151110288）、深圳市基礎(chǔ)研究計(jì)劃（JCYJ20210324105211032、RCBS20210609103713046）、南方科技大學(xué)-麻省理工機(jī)械工程教育科研中心（Y01346002）的資金支持，并獲得深圳市科技創(chuàng)新委員會（ZDSYS20200811143601004）以及南方科技大學(xué)的部分支持。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41467-022-32126-1
延伸閱讀：
《印刷和柔性傳感器技術(shù)及市場-2021版》
《3D打印和增材制造技術(shù)及市場-2022版》
《可穿戴技術(shù)及市場-2021版》
