Внутренне растягиваемый органический светоизлучающий диод с высокой яркостью и растяжимостью благодаря эластично‑микрофазно‑сконструированному эмиттеру и двойно встроенному электродy

Яркие экраны, которые растягиваются как кожа

Представьте светящийся браслет‑дисплей, который изгибается, скручивается и растягивается вместе с вашей кожей, не теряя яркости и не ломаясь. Это исследование приближает такую идею к реальности, создав новый тип органического светоизлучающего диода (OLED), который не просто гибкий, а действительно растягиваемый. Авторы показывают, как создавать светоизлучающие плёнки и прозрачные электроды, которые выдерживают значительное растяжение — далеко за пределами того, что испытывает тело при движении — при этом оставаясь яркими. Их подход может лечь в основу будущих носимых дисплеев, мягких медицинских датчиков и другой электроники, которая больше похожа на одежду, чем на гаджет.

Почему обычные экраны не справляются

Обычные OLED‑экраны, даже гибкие модели в современных телефонах и часах, не рассчитаны на растяжение на 40–100%, которое может происходить на локтях, коленях или вокруг суставов. Светоизлучающие материалы обычно жесткие и трескаются при растяжении, а прозрачные электроды, подводящие питание, склонны ломаться как тонкое стекло. Цель внутренних растягиваемых OLED — решить эту проблему, сделав каждый слой — от светящегося покрытия до проводки — мягким и растягиваемым с самого начала. До настоящего времени ни одно устройство не сочетало очень высокую яркость, хорошую энергоэффективность и возможность растягиваться более чем на 100% без быстрого деградирования.

Делаем светоизлучающий слой более резиновым

Команда сначала сосредоточилась на зеленом светоизлучающем слое в основе устройства. Они смешали стандартный светящийся полимер с тремя различными резиновыми добавками, каждая из которых изготовлена из немного отличающихся блоков. Ключевое наблюдение заключалось в том, что одного лишь растяжения добавки недостаточно; она также должна смешиваться с светящим полимером на молекулярном уровне. Когда одна из этих добавок, названная SBS, была использована в небольших количествах, она формировала тонкую трехмерную структуру внутри светящегося материала вместо того, чтобы слипаться в крупные включения. В такой структуре светящийся полимер образует непрерывную сеть для электрических зарядов, а крошечные домены SBS действуют как встроенные амортизаторы, распределяющие механическое напряжение при растяжении плёнки.

Баланс растяжимости, прочности и света

Тщательно смешанная плёнка достигла редкого баланса: она стала гораздо более растяжимой и при этом фактически улучшила свои электрические и оптические свойства. Испытания показали, что плёнки с примерно 10% SBS можно растянуть в несколько раз больше исходной, при этом они сопротивлялись образованию трещин. Одновременно электрические измерения показали, что электроны и дырки — два типа зарядов, которые должны встретиться для генерации света — могут перемещаться более равномерно по материалу. Яркость плёнки, её эффективность и стабильность цвета остались высокими, в отличие от смесей с другими резинами, которые страдали от плохого смешения и больших внутренних разделений. Микроскопия и рентгеновские исследования подтвердили, что SBS помогает светящемуся полимеру упаковываться плотнее, улучшая пути для зарядов и света, в то время как его мягкие домены рассеивают механическое напряжение.

Проектирование растягиваемого прозрачного электрода

Не менее важен, чем эмиссионный слой, прозрачный электрод, который подводит и отводит ток. Исследователи создали новый «двойно встроенный» электрод, вплетая серебряные нановолокна в растягивающийся пластик и добавив тонкий проводящий полимерный слой снизу. Вместо того чтобы снимать эту деликатную сеть с жесткой подложки — этапа, который обычно приводит к повреждениям — их плавали в воде, чтобы она отделялась мягко. В результате получилась гладкая, сильно прозрачная и заметно более проводящая плёнка по сравнению с ранними конструкциями, при этом она могла многократно растягиваться с лишь умеренным ростом сопротивления. Пластиковая матрица также защищала серебряную сеть от повреждений и коррозии в воздухе в течение месяцев.

Рекордный растягиваемый источник света

Комбинируя светящийся слой, улучшенный SBS, с двойно встроенным электродом и используя жидкометаллический верхний контакт, который также способен деформироваться, команда создала полностью растягиваемый OLED. Это устройство достигло уровней яркости свыше 30 000 кандел на квадратный метр — сопоставимых с жесткими лабораторными OLED — при растяжении до 120% от исходной длины. Даже после 100 циклов растяжения и расслабления с деформацией 15% оно сохраняло около 90% первоначальной яркости. Для повседневного пользователя это означает будущее, в котором светящиеся накладки или полосы на одежде и коже могут изгибаться, сгибаться и растягиваться во время обычной активности, не тускнея и не распадаясь. Работа предлагает методологию для проектирования других мягких источников света и дисплеев, столь же прочных и комфортных, как ткани, которые мы носим.

Цитирование: Lu, Z., Huang, J., Liang, Q. et al. Intrinsically stretchable organic light-emitting-diode with high brightness and stretchability via elastic-microphase-engineered emitter and dual-embedded electrode. Light Sci Appl 15, 182 (2026). https://doi.org/10.1038/s41377-026-02271-z

Ключевые слова: растягиваемые OLED, носимые дисплеи, органическая электроника, электроды из серебряных нановолокон, смеси эластомеров