Команда исследователей из Гонконгского политехнического университета, Восточного института технологий в Нинбо, Сычуаньского университета и других научных центров Китая создала новый тип гибких OLED-панелей, которые можно растягивать почти как резину, при этом сохраняя яркость на уровне обычных экранов.
Проблема в том, что привычные материалы для дисплеев при растяжении быстро трескаются и теряют проводимость. Чтобы это обойти, нужно решить сразу две задачи: сделать гибким сам светящийся слой и создать электрод, способный выдерживать деформацию. Китайские ученые предложили простое и точное решение – они смешали светоизлучающий полимер с эластичным материалом, по свойствам напоминающим резину.
Ключевым компонентом стал эластомер SBS – разновидность синтетического каучука, в котором сочетаются жесткие и мягкие участки: первые обеспечивают прочность, вторые – растяжимость. Благодаря этому материал может сильно деформироваться и затем возвращаться в исходное состояние. Внутри смеси SBS распределяется в виде микроскопических включений и берет на себя основную механическую нагрузку.
В результате формируется равномерная структура: полимер создает каналы для переноса заряда, а мягкие участки SBS работают как амортизаторы и снимают напряжение при растяжении.
Материал с добавлением SBS стал примерно вдвое более растяжимым и одновременно улучшил свои рабочие характеристики: снизились потери заряда, что проявилось в более чем трехкратном росте электронного тока, а эффективность свечения увеличилась примерно на 6%. Это напрямую влияет и на энергопотребление: чем меньше потери и выше эффективность, тем меньше энергии требуется для достижения той же яркости.
Вторая важная часть разработки – электроды. Вместо хрупких материалов, применяемых в обычных дисплеях, ученые использовали сеть из серебряных нанопроволок. Чтобы повысить надежность, сеть встроили внутрь эластичной пленки и дополнительно покрыли проводящим слоем. Такая конструкция оказалась одновременно гибкой, гладкой и устойчивой: она выдерживает многократное растяжение и долго сохраняет свои свойства. Снижение сопротивления таких электродов также уменьшает потери энергии при работе устройства.
В итоге исследователям удалось создать полностью растяжимый OLED. Его яркость достигает около 33 тысяч кд/м², что сопоставимо с параметрами традиционных дисплеев. При этом устройство можно растянуть более чем вдвое без потери работоспособности. Даже после сотни циклов растяжения оно сохраняет около 90% исходной яркости, что можно считать выдающимся результатом.
Таким образом исследование не только приближает появление гибкой электроники и так называемой «электронной кожи» (растяжимых устройств, которые могут работать прямо на поверхности тела), но и имеет прямое значение для энергетики. Повышение эффективности свечения и снижение потерь заряда означают, что такие дисплеи смогут потреблять меньше энергии при той же яркости. В условиях стремительного роста числа носимых устройств и экранов это становится важным фактором снижения нагрузки на энергосистему.
