想象一下，一個薄而靈活的數字顯示屏，你可以把它包在手腕上，向任何方向折疊，或者把它彎曲到汽車的方向盤上。芝加哥大學普利茲克分子工程學院的研究人員設計了這樣一種材料，它可以彎曲一半或拉伸到原來長度的兩倍以上，同時仍然發出熒光圖案。

《自然材料》雜志描述了這種材料，它有著廣泛的應用，從可穿戴電子設備、健康傳感器到可折疊計算機屏幕。

芝加哥大學分子工程助理教授王思泓與分子工程教授胡安·德·巴勃羅（Juan de Pablo）共同領導了這項研究，他說：“我們今天使用的幾乎每一種消費電子產品最重要的組成部分之一是顯示器，我們結合了許多不同領域的知識，創造了一種全新的顯示技術”。

制造柔性輕質聚合物

大多數高端智能手機以及越來越多的電視上的顯示器都使用OLED技術，該技術將有機小分子夾在導體之間。當電流接通時，小分子會發出明亮的光。這項技術比老式的LED和LCD顯示器更節能，并因其清晰的畫面而備受贊譽。然而，OLED的分子構建塊具有緊密的化學鍵和剛性結構。

“目前用于這些最先進的OLED顯示器的材料非常脆；它們沒有任何可拉伸性，”王教授說。“我們的目標是創造出既能保持OLED電致發光，又能使用可拉伸聚合物的東西。”

研究人員知道如何將可拉伸性注入具有可彎曲分子鏈的長聚合物材料中，也知道有機材料需要什么分子結構才能非常有效地發光。他們著手創造兼具這兩種特性的新型聚合物。

de Pablo解釋道：“我們已經能夠開發出新型聚合物的原子模型，通過這些模型，我們模擬了當你拉動它們并試圖彎曲它們時，這些分子會發生什么。既然我們在分子水平上了解了這些特性，我們就有了一個框架來設計新材料，優化靈活性和發光性。”

通過對新型柔性電致發光聚合物的計算預測，他們建立了幾個原型。正如模型預測的那樣，這些材料具有柔韌性、可拉伸性、亮度、耐用性和節能性。

他們設計的一個關鍵特征是使用了“熱激活延遲熒光”，這可以使材料以高效的方式將電能轉化為光。這種用于有機發光體的第三代機制可以提供與商業OLED技術同等性能的材料。

可穿戴電子產品的愿景

王教授之前開發了可拉伸的神經形態計算芯片，可以在一種柔性創可貼上收集和分析健康數據。現在創造可拉伸顯示屏的能力增加了他為下一代可穿戴電子產品開發的工具套件。

他說，發光的可彎曲材料不僅可以用來顯示信息，還可以集成到需要光的可穿戴傳感器中。例如，測量血氧和心率的傳感器通常會通過血管照射光線來感知血流。

王教授說，一種可彎曲的發光材料最終也可以集成到可植入設備中，比如那些利用光控制大腦神經元活動的設備。

該團隊計劃在未來開發新的顯示屏迭代，將更多顏色集成到熒光中并提高效率和性能。

據了解王思泓教授2009年畢業于清華大學，后在佐治亞理工大學獲博士學位，2018年在斯坦福大學獲博士后學位，之后加入芝加哥大學分子工程學院，任助理教授。