新加坡國立大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種新型可拉伸材料，用于發(fā)光電容器設(shè)備時，可以在更低的工作電壓下實(shí)現(xiàn)高度可見的照明，而且還具有自我修復(fù)特性，還能抵御損壞。
這項研究成果被稱為HELIOS器件（HELIOS是Healable, Low-field Illuminating Optoelectronic Stretchable的縮寫），由新加坡國立大學(xué)健康創(chuàng)新技術(shù)研究所和新加坡國立大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的Benjamin Tee助理教授和他的團(tuán)隊完成。該研究結(jié)果于2019年12月16日在《Nature Materials》雜志上首次報道。
"傳統(tǒng)的可拉伸光電材料需要高電壓和高頻率才能達(dá)到可見光亮度，這限制了其便攜性和工作壽命。這樣的材料也很難安全、安靜地應(yīng)用于人機(jī)界面，"新加坡國立大學(xué)的Asst Prof Tee解釋道。
為了克服這些挑戰(zhàn)，新加坡國立大學(xué)五名研究人員的團(tuán)隊在2018年開始研究和實(shí)驗可能的解決方案，并在一年后最終開發(fā)出了HELIOS。
為了降低可拉伸光電材料的電子工作條件，該團(tuán)隊開發(fā)了一種具有非常高的介電常數(shù)和自修復(fù)特性的材料。該材料是一種由獨(dú)特的氟橡膠和表面活性劑混合而成的透明彈性橡膠板。高介電常數(shù)使其能夠在較低的電壓下儲存更多的電子電荷，在發(fā)光電容器件中使用時，可以獲得更高的亮度。
與現(xiàn)有的可拉伸發(fā)光電容不同的是，HELIOS啟用的器件可以在低4倍的電壓下開啟，實(shí)現(xiàn)20倍以上的照度。在2.5V/m的條件下，其照度也達(dá)到了1460cd/m2，是迄今為止可拉伸發(fā)光電容所能達(dá)到的最亮的亮度，目前已經(jīng)可以與手機(jī)屏幕的亮度相媲美。由于功耗低，HELIOS可實(shí)現(xiàn)更長的工作壽命，可安全地用于人機(jī)界面，并可無線供電，提高便攜性。
此外，HELIOS還具有抗撕裂、抗刺破的特性。材料分子之間的可逆鍵可以被打破和重構(gòu)，從而使材料在環(huán)境條件下能夠自我修復(fù)。
在描述HELIOS的潛在影響時，Tee助理教授說："光是人類與機(jī)器之間的重要溝通方式。隨著人類越來越依賴機(jī)器，利用HELIOS制造出的發(fā)光設(shè)備或顯示器，不僅耐用，而且節(jié)能，具有巨大的價值。這可以為制造商和消費(fèi)者帶來長期的成本節(jié)約，減少電子浪費(fèi)和能源消耗，反過來，也使先進(jìn)的顯示技術(shù)變得既環(huán)保又省錢。"
例如，HELIOS可用于制造長效的無線顯示屏，可防止損壞。它還可以作為軟體機(jī)器人的照明電子皮膚，用于智能室內(nèi)農(nóng)業(yè)、太空任務(wù)或災(zāi)害地區(qū)。新加坡國立大學(xué)的團(tuán)隊已經(jīng)為這種新材料申請了專利，并希望將該技術(shù)推廣到特種包裝、安全燈、可穿戴設(shè)備、汽車和機(jī)器人應(yīng)用中。
