È infatti noto che i display trasparenti e flessibili, che hanno ricevuto molta attenzione in vari campi tra cui i display automobilistici, la bio-sanità, il militare e la moda, si rompono facilmente quando subiscono piccole deformazioni. Per risolvere questo problema, è in corso una ricerca attiva su molti materiali conduttivi trasparenti e flessibili come nanotubi di carbonio, grafene, nanofili d'argento e polimeri conduttivi.
Un gruppo di ricerca congiunto guidato dal professor Kyung Cheol Choi della KAIST School of Electrical Engineering e dal dottor Yonghee Lee del National Nano Fab Center (NNFC) ha annunciato lo sviluppo di successo di un OLED resistente all'acqua, trasparente e flessibile utilizzando la nanotecnologia MXene. Il materiale può emettere e trasmettere luce anche se esposto all'acqua.
Questa ricerca è stata pubblicata come storia di copertina di ACS Nano sotto il titolo "Display a diodi organici a emissione di luce RGB a base MXene in carburo di titanio 2D altamente stabili all'aria, flessibili e resistenti all'acqua per dispositivi elettronici trasparenti a forma libera."
MXene è un materiale 2D con elevata conduttività elettrica e trasmittanza ottica e può essere prodotto su larga scala attraverso processi di soluzione. Tuttavia, nonostante queste proprietà interessanti, le applicazioni di MXene erano limitate come dispositivo elettrico a lungo termine poiché le sue proprietà elettriche si degradavano facilmente a causa dell'umidità atmosferica e dell'acqua. Pertanto non è stato possibile sistematizzare il materiale sotto forma di una matrice in grado di visualizzare informazioni.
Il gruppo di ricerca del professor Choi ha utilizzato una tattica di incapsulamento in grado di proteggere i materiali dall'ossidazione causata dall'umidità e dall'ossigeno per sviluppare un OLED a base MXene con una lunga durata ed elevata stabilità contro fattori ambientali esterni. Il team di ricerca si è concentrato innanzitutto sull'analisi del meccanismo di degradazione della conduttività elettrica di MXene, per poi concentrarsi sulla progettazione di una membrana di incapsulamento.
Il team ha bloccato l'umidità e fornito flessibilità attraverso la compensazione dello stress residuo, producendo infine una membrana di incapsulamento a doppio strato. Inoltre, allo strato superiore è stata fissata una sottile pellicola di plastica dello spessore di pochi micrometri per consentire il lavaggio in acqua senza degradazione.
Attraverso questo studio, il team di ricerca ha sviluppato un OLED rosso(R)/verde(G)/blu(B) basato su MXene che emette una luminosità di oltre 1.000 cd/m 2 rilevabile ad occhio nudo anche alla luce del sole, soddisfacendo così le condizioni per le esposizioni all'aperto. Per quanto riguarda l'OLED rosso basato su MXene, i ricercatori hanno confermato una durata di conservazione in standby di 2.000 ore (sotto il 70% di luminescenza), una durata di funzionamento in standby di 1.500 ore (sotto il 60% di luminescenza) e una flessibilità che resiste a 1.000 cicli con una bassa curvatura. inferiore a 1,5 mm.
Inoltre, hanno dimostrato che le sue prestazioni venivano mantenute anche dopo sei ore di immersione sott'acqua (sotto l'80% di luminescenza). Inoltre, è stata utilizzata una tecnica di modellazione per produrre l'OLED basato su MXene sotto forma di matrice passiva e il team ne ha dimostrato l'uso come display trasparente visualizzando lettere e forme.
Dottorato di ricerca Il candidato So Yeong Jeong, che ha condotto questo studio, ha dichiarato:"Per migliorare l'affidabilità di MXene OLED, ci siamo concentrati sulla produzione di una struttura di incapsulamento adeguata e di una progettazione del processo adeguata". Ha aggiunto:"Producendo un OLED MXene di tipo a matrice e visualizzando lettere e forme semplici, abbiamo gettato le basi per l'applicazione di MXene nel campo dei display trasparenti."
Il professor Choi ha affermato:"Questa ricerca diventerà la linea guida per l'applicazione di MXene nei dispositivi elettrici, ma ci aspettiamo che venga applicata anche in altri campi che richiedono display flessibili e trasparenti come automobili, moda e abbigliamento funzionale. E per ampliare il divario con la tecnologia OLED cinese, queste nuove tecnologie di convergenza OLED devono continuare a essere sviluppate."
Ulteriori informazioni: So Yeong Jeong e altri, Display a diodi organici a emissione di luce RGB altamente stabili all'aria, flessibili e resistenti all'acqua, basati su MXene, in carburo di titanio 2D per dispositivi elettronici trasparenti a forma libera, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c00781
Informazioni sul giornale: ACS Nano
Fornito dal Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)
