Ученые из Сингапура сообщили о прогрессе в области гибких светоизлучающих устройств. Они разработали электрохемилюминесцентные панели, яркость которых в несколько раз превышает показатели существующих аналогов и сопоставима с яркостью обычного экрана смартфона в помещении.
В основе технологии лежит электрохемилюминесценция — процесс, при котором свет возникает в результате химической реакции, стимулируемой переменным током, в жидком слое между двумя электродами. Ранее такие устройства были слишком тусклыми и нестабильными для практического применения. Их свечение быстро угасало, а интенсивности не хватало для использования вне лабораторных условий.
Авторы работы обнаружили, что основная проблема заключалась в электролите. В стандартных конструкциях применялась ионная жидкость с крупными и медленными ионами, что замедляло реакции. Ученые заменили ее на соединение с более мелким и подвижным отрицательным ионом. Это ускорило перенос заряда, а положительный ион, напротив, позволил растворить больше светящегося красителя. В результате химические реакции пошли быстрее, а количество «топлива» для свечения увеличилось.
Команда изменила архитектуру устройства. Вместо двух одинаковых прозрачных электродов были использованы текстурированный электрод, усиливающий химическую активность, и гладкий, оптимизированный для пропускания света. За задним электродом добавили тонкое серебряное зеркало, отражающее излучение наружу. Это позволило достичь яркости 1552 канделы на кв.м — примерно в 3–4 раза выше типичного дисплея смартфона при комнатном освещении и более чем в три раза ярче предыдущих рекордов для подобных систем.
Новые устройства светят непрерывно, а не импульсно, как ранние прототипы, и могут работать от небольшой батареи. После десяти циклов включения и выключения их яркость оставалась в 82 раза выше, чем у стандартной версии, а длительность непрерывного свечения увеличилась с 29 минут до двух часов.
Для демонстрации потенциала разработчики создали три прототипа: гибкий пластырь для мониторинга глюкозы в поте с индикацией синим и красным светом, семисегментный цифровой индикатор для отображения чисел и гибкое устройство, сохраняющее свечение при полном погружении в воду.
В настоящее время самым ярким остается красный цвет. В ближайших планах команды — повысить яркость и стабильность синего и зеленого излучения за счет новых светящихся молекул и электролитов. Также ведутся работы над растягивающимися и самовосстанавливающимися версиями устройств, устойчивыми к деформациям и повреждениям. Ученые рассматривают электрохемилюминесценцию как основу для мягких, гибких и энергоэффективных визуальных интерфейсов, которые можно интегрировать в одежду, кожу или поверхности роботов.