可穿戴电子设备还能发光

复旦大学高分子科学系、高分子分子工程国家重点实验室、高分子与先进复合材料协同创新中心、先进材料实验室的彭惠生教授课题组成功实现了一种新型纤维状聚合物发光电化学电池，为可穿戴器件的应用提供了新的方向。2015年3月23日，部分结果发表在《自然光子学》杂志上，标题为“一种颜色可调、可佩戴的纤维形状聚合物发光电子化学电池”(2014年影响因子29.96)。论文的第一作者是张芝涛，2014级博士生。他在彭会生的研究团队中发表了21篇学术论文，包括7位第一作者(包括第一作者)，其中1位是自然光子学，2位是安格万特化学国际版，2位是高级材料，1位是高级能源材料，1位是小型材料。

这篇文章得到了三位评论家的一致好评，他们认为“多年来，人们一直渴望开发可穿戴的发光纤维，但却没有得到它们”(“多年来，开发可集成在纺织品中的发光纤维”)，这被认为是“世界上第一次实现”和“突破性的突破”。

3月17日，自然出版社发来了一封贺信。每周二，《自然研究杂志》将对将要发表的论文发布新闻稿。将强调一些特别重要的工作。该论文将由自然出版社以“照片:发光文本前进”为题进行重点介绍。《自然光子学》也发表了一篇特别评论(新闻与观点文章)。国际著名科学家亨克·博林克教授认为，这项研究“是发光纤维满足可集成织物要求的一大进步”。

纤维聚合物发光电化学电池组装成“复旦”标志

近年来，传统的平面电子设备已经不能满足人们的需求。与此同时，灵活、轻便、可穿戴的电子设备引起了人们的密切关注。目前，可穿戴电子设备已经广泛应用于微电子、生物医学、交通运输、航空航天等领域。随着可穿戴纤维能源器件的不断发展，人们对纤维发光器件也提出了更高的要求。针对这一迫切需求，彭会生教授的团队经过三年多的潜心研究，在世界上首次通过低成本的溶液法实现了纤维状聚合物发光电化学电池。该研究组首先在钢丝上均匀吸附氧化锌纳米粒子和聚合物发光层，然后在聚合物层的外表面均匀缠绕高导电取向的碳纳米管薄膜作为透明电极，得到纤维状聚合物发光电化学电池。

纤维聚合物发光电化学电池被组装成，然后电池的任何部分可以被选择性地点亮。

传统的发光器件主要包括有机小分子发光二极管和聚合物发光二极管。与发光二极管相比，纤维聚合物发光电化学电池具有不同的发光机理，这使得它们具有一些独特的优点，如较低的工作电压、较高的电子/光子转换效率和较高的功率效率。更重要的是，聚合物发光电化学电池不需要低功函数材料作为阴极，并且这些低功函数电极材料在空气中通常是不稳定的。同时，聚合物发光电化学电池中的发光聚合物层可以原位生成PIN结，有利于向两极注入电子和空穴并从两极发光。因此，与有机发光二极管相比，聚合物发光电化学电池对电极材料的表面粗糙度要求较低，有利于大规模生产。目前，纤维聚合物发光电化学电池的最大亮度达到609 cd/m2，其突出特点是可以360度发光。同时，通过将不同颜色的发光聚合物集成到一根光纤上，可以在一根光纤上同时发出不同颜色的光。这些发光纤维显示出良好的柔韧性和可加工性，并可编织成柔性织物和各种图案。更有趣的是，通过组合不同颜色的纤维和控制发光纤维的亮度比，可以实现对复合光颜色的有效控制。

纤维聚合物发光电化学电池可以发出不同颜色的光

该研究为可穿戴类光纤发光器件的发展指出了一个有希望的新方向，将进一步提高器件性能，实现未来的连续化生产，为大规模工业化生产奠定基础。

据报道，彭惠生教授的研究小组主要研究可穿戴纤维能源材料和设备。到目前为止，已经发表了120多篇研究论文，其中50多篇发表在6种世界一流的学术期刊上，即《自然纳米技术》、《自然光子学》、《安吉尔化学教育》、《简化学社会学》、《Advmate》和《列特物理学报》。这些结果被《科学》杂志报道了两次，被《自然》杂志报道了5次，被《自然》杂志副刊报道了9次，被《自然》杂志评为“研究亮点”，被《自然》杂志评为“亚太地区十大研究亮点”，被《天使化学国际版》报道了4次，作为特别新闻稿。已获得52项国际和国内发明专利，其中33项已经转让。

Z.张铁平，郭国平，李永明，李新洋，关国忠，李海平，罗永福，赵福友，张庆平，魏宝斌，裴庆波，彭海松*，"一种可调谐可编织纤维型聚合物发光电化学电池"，自然光子学，DOI:10.1038/n光子学. 2015.37 (2015).

复旦大学彭课题组发明了纤维状聚合物发光电化学电池

该结果发表在《自然光子学》杂志上。

论文链接:www.nature.com/nphoton/research/index.html