Os displays transparentes e flexíveis, que têm recebido muita atenção em vários campos, incluindo displays de automóveis, biossaúde, militar e moda, são na verdade conhecidos por quebrarem facilmente quando sofrem pequenas deformações. Para resolver este problema, estão sendo conduzidas pesquisas ativas em muitos materiais condutores transparentes e flexíveis, como nanotubos de carbono, grafeno, nanofios de prata e polímeros condutores.



Uma equipe de pesquisa conjunta liderada pelo professor Kyung Cheol Choi da Escola de Engenharia Elétrica KAIST e pelo Dr. Yonghee Lee do National Nano Fab Center (NNFC) anunciou o desenvolvimento bem-sucedido de um OLED resistente à água, transparente e flexível usando a nanotecnologia MXene. O material pode emitir e transmitir luz mesmo quando exposto à água.

Esta pesquisa foi publicada como matéria de capa do ACS Nano sob o título "Displays de diodo emissor de luz orgânico RGB com base em carboneto de titânio 2D altamente estáveis ​​ao ar, flexíveis e resistentes à água para eletrônicos transparentes de forma livre."

MXene é um material 2D com alta condutividade elétrica e transmitância óptica e pode ser produzido em larga escala por meio de processos de solução. No entanto, apesar destas propriedades atraentes, as aplicações do MXene eram limitadas como dispositivo elétrico de longo prazo devido às suas propriedades elétricas serem facilmente degradadas pela umidade atmosférica e água. O material, portanto, não pôde ser sistematizado na forma de uma matriz que pudesse exibir informações.

A equipe de pesquisa do professor Choi usou uma tática de encapsulamento que pode proteger os materiais da oxidação causada pela umidade e oxigênio para desenvolver um OLED baseado em MXene com longa vida útil e alta estabilidade contra fatores ambientais externos. A equipe de pesquisa se concentrou primeiro na análise do mecanismo de degradação da condutividade elétrica do MXene e, em seguida, concentrou-se no projeto de uma membrana de encapsulamento.

A equipe bloqueou a umidade e proporcionou flexibilidade por meio da compensação de tensão residual, produzindo, em última análise, uma membrana de encapsulamento de camada dupla. Além disso, um filme plástico fino com espessura de alguns micrômetros foi fixado à camada superior para permitir a lavagem em água sem degradação.

Por meio deste estudo, a equipe de pesquisa desenvolveu um OLED vermelho(R)/verde(G)/azul(B) baseado em MXene que emite um brilho de mais de 1.000 cd/m ² que é detectável a olho nu, mesmo sob luz solar, atendendo assim às condições para exibições externas. Quanto ao OLED vermelho baseado em MXene, os pesquisadores confirmaram uma vida útil de armazenamento em standby de 2.000 horas (abaixo de 70% de luminescência), uma vida útil de operação em standby de 1.500 horas (abaixo de 60% de luminescência) e uma flexibilidade que suporta 1.000 ciclos sob baixa curvatura. inferior a 1,5 mm.

Além disso, mostraram que seu desempenho foi mantido mesmo após seis horas de imersão em água (abaixo de 80% de luminescência). Além disso, uma técnica de padronização foi usada para produzir o OLED baseado em MXene na forma de uma matriz passiva, e a equipe demonstrou seu uso como um display transparente exibindo letras e formas.

Ph.D. o candidato So Yeong Jeong, que liderou este estudo, disse:"Para melhorar a confiabilidade do MXene OLED, nos concentramos na produção de uma estrutura de encapsulamento adequada e um design de processo adequado." Ela acrescentou:"Ao produzir um MXene OLED do tipo matriz e exibir letras e formas simples, estabelecemos as bases para a aplicação do MXene no campo de telas transparentes".

O professor Choi disse:"Esta pesquisa se tornará a diretriz para a aplicação do MXene em dispositivos elétricos, mas esperamos que ela também seja aplicada em outros campos que exigem telas flexíveis e transparentes, como automóveis, moda e roupas funcionais. E para ampliar a lacuna com a tecnologia OLED da China, estas novas tecnologias de convergência OLED devem continuar a ser desenvolvidas."

Mais informações: So Yeong Jeong et al, Displays de diodo emissor de luz orgânico RGB altamente estáveis ​​ao ar, flexíveis e resistentes à água 2D de carboneto de titânio com base em MXene para eletrônicos transparentes de forma livre, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c00781
Informações do diário: ACS Nano

Fornecido pelo Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST)