想象一下，一面薄薄的數字顯示屏如此靈活，以至于你可以把它纏繞在手腕上向任何方向折疊，或者在你的汽車方向盤上彎曲。芝加哥大學普利茲克分子工程學院(PME)的研究人員正是設計了這樣一種材料，它可以彎曲成兩半或拉伸到原來長度的兩倍以上，同時還能發(fā)射出熒光圖案。

科學雜志《自然-材料》中描述的這種材料具有廣泛的應用，從可穿戴電子設備和健康傳感器到可折疊計算機屏幕。

分子工程助理教授Sihong Wang說："我們今天使用的幾乎每一個消費電子的最重要組成部分之一是顯示屏，我們結合了許多不同領域的知識，創(chuàng)造了一種全新的顯示技術。"他與分子工程Liew家族教授Juan de Pablo領導了這項研究。

de Pablo補充說："這是你需要的一類材料，最終能夠開發(fā)出真正的柔性屏幕。這項工作確實是基礎性的，我期望它能實現許多我們甚至還沒有想到的技術。"

大多數高端智能手機以及越來越多的電視上的顯示屏都使用了OLED(有機發(fā)光二極管)技術，它將小的有機分子夾在導體之間。當電流被接通時，小分子會發(fā)出明亮的光。這種技術比老式的LED和LCD顯示器更節(jié)能，并因其清晰的圖像而受到稱贊。然而，OLED的分子構件具有緊密的化學鍵和堅硬的結構。

Wang說："目前用于這些最先進的OLED顯示屏的材料非常脆;它們沒有任何可伸展性。我們的目標是創(chuàng)造一種能夠保持OLED的電致發(fā)光，但具有可伸展性的聚合物。"

Wang和de Pablo現在知道將可伸展性注入材料--具有可彎曲分子鏈的長聚合物需要什么，也知道有機材料非常有效地發(fā)光需要什么分子結構。他們著手創(chuàng)造新的聚合物，將這兩種特性結合起來。

"我們已經能夠開發(fā)出感興趣的新聚合物的原子模型，并且通過這些模型，我們模擬了當你拉動這些分子并試圖使其彎曲時會發(fā)生什么，現在我們在分子水平上了解了這些特性，我們有了一個框架來設計新的材料，在這些材料中，靈活性和發(fā)光能力得到了優(yōu)化。"

掌握了對新型柔性電致發(fā)光聚合物的計算預測，他們制造了幾個原型。正如模型預測的那樣，這些材料是柔性的、可拉伸的、明亮的、耐用的和節(jié)能的。

他們設計中的一個關鍵特征是使用"熱激活延遲熒光"，這讓材料以一種高效的方式將電能轉化為光。這種第三代有機發(fā)射器的機制可以為材料提供與商業(yè)OLED技術同等的性能。

研究人員之前已經開發(fā)了可拉伸的神經形態(tài)計算芯片，可以在一種靈活的創(chuàng)可貼上收集和分析健康數據。現在創(chuàng)造出可拉伸顯示器的能力為他不斷增長的下一代可穿戴電子產品的工具套件增添了光彩。

他說，發(fā)光的可彎曲材料不僅可以用來顯示信息，而且可以集成到需要光的可穿戴傳感器中。例如，測量血液含氧量和心率的傳感器通常通過血管照射光線來感知血流。

可彎曲的發(fā)光材料最終也可以集成到可植入的設備中，比如那些用光來控制大腦中神經元活動的設備(這種所謂的光遺傳學目前只用于動物實驗，以更好地了解大腦和大腦疾病)。

"我的總體夢想是為一個完整的可穿戴電子設備系統(tǒng)制造所有的基本組件，從傳感到處理到顯示信息，"Wang解釋說。"擁有這種可拉伸的發(fā)光材料是朝著這個夢想邁出的又一步。"

該團隊正計劃在未來開發(fā)新的顯示器迭代，將更多的顏色整合到熒光中，并改進效率和性能，目標是最終達到與現有商業(yè)技術相同的性能水平。

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