Den nya enheten avger starkare ljus eftersom den reagerar på mekanisk deformation och applicering av ett elektriskt fält. Kredit:DGIST (Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology)
Forskare vid Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST) i Korea har tillverkat ett flexibelt material som lyser upp starkt när det sträcks ut och/eller när ett elektriskt fält appliceras. Resultaten publicerades i tidskriften Applied Physics Reviews och visa löfte för utvecklingen av ljusa, hållbara, töjbara enheter för användning, till exempel som interaktiva hudskärmar och i mjuk robotik.
"Vårt material övervinner utmaningar i 'växelströmsdrivna elektroluminescerande' (ACEL)-enheter som för närvarande är under utveckling", förklarar Soon Moon Jeong på DGISTs division för energiteknik. "Nuvarande enheter erbjuder inte så mycket luminescens som forskarna siktar på på grund av problem med deras design."
Mjuka, ljusemitterande ACEL-enheter tillverkas genom att en ljusemitterande förening placeras mellan två elektrodlager. Men för att ljuset i mitten ska nå ytan och faktiskt synas behöver det åtminstone ett av elektrodskikten vara transparent. Detta leder dock till flera problem beroende på vilken typ av material som används, som att elektroden är spröd eller svår att tillverka.
Jeong och hans kollegor övervann detta och andra designproblem i ACEL-enheter genom att sätta in töjbara nanotrådselektroder i silver parallellt mellan två ljusemitterande lager gjorda av kopparjondopade zinksulfidpartiklar inbäddade i polydimetylsiloxan (ZnS:Cu/PDMS). ZnS:Cu/PDMS har en attraktiv egenskap:den genererar ljus när den deformeras. Detta kallas mekanoluminescens. Genom att lägga till nanotrådselektroderna i silver blir enheten också elektroluminiscerande. Med andra ord, att applicera ett elektriskt fält på det får materialet att lysa starkt. "Vår enhet är unik genom att den samtidigt kan producera mekano- och elektroluminescens", säger Jeong.
Designen tillåter också användningen av tjocka ljusemitterande lager i motsats till tidigare ACEL-enheter som bara kan använda lager som är tillräckligt tunna för att applicera ett starkt elektriskt fält mellan de två elektroderna. Den nya designen löser detta problem genom att sätta in elektroderna som ultratunna ledningar inuti det ljusemitterande materialet. Det tjockare materialet producerar 3,8 gånger så mycket elektroluminescerande ljusstyrka som andra ACEL-enheter.
"Vår föreslagna struktur skulle för närvarande kunna användas i storskaliga skyltar utomhus eller ljusavgivande banderoller, på grund av dess robusthet mot miljöfaktorer och dess enkla design", säger Jeong.
Teamet vill sedan förbättra enhetens elektroluminescens som svar på ett lågt elektriskt fält. För att uppnå detta planerar de att arrangera silvernanotrådarna i olika riktningar, istället för parallellt som med den nuvarande enheten. + Utforska vidare
