鲍哲南团队研发新型薄膜材料，能把你的皮肤变成三维显示器｜Nature

把智能手机、电视等电子设备的屏幕弄皱后，还能继续使用，这曾经是不可想像的——现有的屏幕僵硬、脆弱，只能维持扁平的形态，并不能在随意扭曲的情况下支持交互性更强用法。

多年来，美国斯坦福大学（Stanford University）的鲍哲南团队一直在开发各类柔软而富有弹性的“仿皮肤”电子产品。作为其中的一环，他们 3 月 23 日发表在《自然》（Nature）的论文了介绍一种可拉伸、可重塑的仿皮肤显示设备，这也许将为如今的显示设备格局带来一场变革。

这项发明的核心是一种全新的高亮度弹性发光聚合物生产方法，这种聚合物起到了类似于灯泡中灯丝的作用。团队的最终显示设备完全由弹性聚合物-合成塑料制成，最大亮度至少达到了现有手机屏幕两度的两倍，并且能够拉伸至原始长度的两倍，而不会撕裂。

“可拉伸的显示器可以令全新的人际交互界面成为了可能，”论文通讯作者，斯坦福大学工程学院教授鲍哲南表示，“我们能够看到图像并与之交互，图像还能根据用户的反应而改变。”

大多数发光聚合物受到拉伸时，会变得僵硬，继而破裂。科学家往往通过添加橡胶等弹性绝缘材料来增强它们的柔韧性，但这也降低了聚合物的导电性。对这样导电性不佳聚合物来说，哪怕要长生一点点昏暗的光，都必须施加危险的高电压。

然而大约在三年前，博士后学者张志涛发现，一种名为 SuperYellow 的黄色发光聚合物与一种弹性塑料聚氨酯混合后，不仅变得柔软柔韧，而且能发出更强的光。

“添加聚氨酯后，我们看到 SuperYellow 形成了一种纳米结构，”这项研究的第一作者张志涛说，这些纳米结构非常重要。因为像渔网一样连接在一起，它们使聚合物发出了更亮的光，

与添加橡胶不同，纳米纤维网络使得 SuperYellow 具有弹性，却并不会抑制其中的电流——这是开发高亮度显示器的关键。在这一发现之后，团队还创造出了红色、绿色和蓝色的发光聚合物。

多层堆叠

要构成完整的显示设备，至有可拉伸的发光聚合物并不够，团队还要找到其他组件并堆叠在一起。

“找出可用的合适材料真的很有挑战性，”鲍哲南解释说，“这些材料必须在电子学上互相匹配，才能为我们提供高亮度。除此以外，它们还要具有类似的良好机械性能，来保证显示设备可拉伸。最后，为了便于制造，张志涛还必须找到一种能避免亮度损失的方法，把这些层级堆叠到一起。”

最终获得的显示器包含了七个层级。最外的两层是封装整个设备的基板，紧接着的是两个电极层，再向内是两个电荷传输层，夹在最中间的是一个发光层。

当电流通过显示器时，一个电极将正电荷以空穴的形式注入发光层，另一个电极则将带有负电荷的电子注入其中。两者相遇时，会结合并进入能量激发态，紧接着回到正常的基态，伴随着一个光子的产生。

这一聚合物薄膜可以粘附在手臂或手指上，而不会在关节弯曲的过程中撕裂。这将允许可穿戴设备直接在皮肤上显示信息。

鲍哲南还预见了可拉伸显示器的多种其他潜在用途。它将能够用来制造可变形的交互式屏幕，甚至在地图上形成三维景观。

“想象一下，一个显示器竟能三维地呈现图像，”她说，“这会是一种全新的交互方式。”

原文链接：

https://news.stanford.edu/press/view/43132

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