近期上海復旦大學(xué)科研人員成功研制出一種超薄的發(fā)光纖維 PLECs，這種發(fā)光纖維能夠制作成發(fā)光的衣服和其他和穿戴設備。
現如今各種能夠監測身體和健康的智能穿戴電子設備產(chǎn)品不斷涌現，人們對于更為柔韌的發(fā)光元件的需求也與日俱增，為了應對這種需求，科研人員對于集成有發(fā)光元件纖維材料的開(kāi)發(fā)也倍感興趣，但是纖維的表面并不適合當前的自發(fā)光材質(zhì)。然后近期有一組科研人員找到了一種新的方式來(lái)在纖維中集成發(fā)光元件，這種新的技術(shù)被稱(chēng)為發(fā)光元件纖維。
這個(gè)了不起的科研團隊就在中國上海復旦大學(xué)，目前正致力于研究聚合物發(fā)光電化學(xué)池（以下簡(jiǎn)稱(chēng) PLECs）。同其他發(fā)光元件一樣，PLECs 一般是由兩個(gè)金屬電極與電激發(fā)光的纖薄有機層（用作半導體元件）相連。由于 PLECs 能夠將可動(dòng)離子整合到半導體元件中，因此相較于其他發(fā)光二極管而言具備以下優(yōu)點(diǎn)：低工作電壓、較高的電子/光子轉換效率以及更高的能效。此外 PLECs 并不采用對空氣敏感的金屬材質(zhì)，這樣就可用于較為粗糙的表面，聚合物發(fā)光電化學(xué)池對電極材料表面的粗糙度要求較低，上述特性決定了 PLECs 可用來(lái)進(jìn)行大批量生產(chǎn)。
這種纖維狀 PLECs 采用四層同軸結構，以鋼絲作為纖維基底，通過(guò)特定的溶液化學(xué)工藝，在鋼絲上均勻吸附氧化鋅納米粒子和聚合物發(fā)光層，一能保護發(fā)光層，二能降低導體中電流的外泄從而提升電力效能。然后在聚合物層外表面均勻纏繞上一層高導電性的取向碳納米管薄膜作為透明電極，即可得到纖維狀聚合物發(fā)光電化學(xué)池。鑒于碳納米管的一維納米結構，使得纖維具備高導電性。分析圖像顯示這種纖維具有同樣的直徑以及更為平滑的外表面。
創(chuàng )造出纖維狀 PLECs 的科學(xué)家測量出這種材料的使用壽命，此纖維會(huì )在前21分鐘內逐步增加亮度，然后在接下來(lái)的四小時(shí)總逐步變暗。通過(guò)給纖維的內層金屬絲和外層碳納米外包之間施加5.6伏的電壓，纖維則開(kāi)始發(fā)出藍光，在施加13伏電壓時(shí)，纖維的亮度則達到峰值。
纖維所發(fā)出的光的亮度幾乎完全與觀(guān)察者視角無(wú)關(guān)。當彎曲纖維時(shí)候，依舊能達到90%以上的亮度且沒(méi)有顯現明顯的損害。盡管目前只開(kāi)發(fā)出藍光，但科研團隊認為可開(kāi)發(fā)出其他顏色光的纖維。
通過(guò)一系列的研究，科研人員發(fā)現這些發(fā)光纖維可在不損傷發(fā)光性能的前提下編織成織物，這就意味著(zhù)纖維狀 PLECs 具備了大規模實(shí)際應用的可能性，是制作發(fā)光衣服和其他智能穿戴設備的首選材料。
