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新加坡国立大学的新电子材料研究小组由助理教授本杰明·蒂(中)领导。与他同行的还有两名团队成员:拿着发光材料样品的王冠翔先生(左)和谭玉军博士(右)。资料来源:新加坡国立大学
新加坡国立大学的新电子材料研究小组由助理教授本杰明·蒂(中)领导。与他同行的还有两名团队成员:拿着发光材料样品的王冠翔先生(左)和谭玉军博士(右)。资料来源:新加坡国立大学

文摘:
想象一下,一个柔韧的数字屏幕在破裂时会自行愈合,或者一个发光机器人在黑暗、危险的环境中定位幸存者,或者执行农业和太空探索任务。新加坡国立大学(NUS)的一组研究人员开发的一种新材料可以把这些想法变成现实。

新加坡国立大学的研究人员为“不可战胜”的发光设备开发了可伸缩、自愈和照明材料:有希望的应用包括防止损坏的柔性显示屏和用于自主软机器人的照明电子皮肤

新加坡|发表于2020年5月31日

这种新型可拉伸材料用于发光电容设备时,能够在低得多的工作电压下实现高度可见照明,而且由于其自愈合特性,还具有抗损伤能力。



这一创新被称为“太阳神”(HELIOS,意为“可治愈的、低视野照明的光电可伸缩装置”),由新加坡国立大学健康创新与技术研究所以及新加坡国立大学工程系材料科学与工程系的助理教授本杰明·蒂和他的团队完成。该研究结果于2019年12月16日首次在权威科学杂志《自然材料》上发表。



用于新一代电子可穿戴设备和软机器人的耐用、低功耗材料



传统的可拉伸光电材料需要高电压和高频率才能达到可见亮度,这限制了可携带性和使用寿命。同样来自新加坡国立大学电子与计算机工程系、新加坡国立大学卫生研究所和混合集成柔性电子系统项目的助理教授Tee解释说,这样的材料也很难安全地、安静地应用在人机界面上。



为了克服这些挑战,五个国大研究团队开始研究,并在2018年与可能的解决方案进行试验,并最终在一年后出现HELIOS。



为了降低可拉伸光电材料的电子工作条件,该团队开发了一种具有很高介电常数和自愈合性能的材料。这种材料是一种透明的、有弹性的橡胶片,由独特的氟弹性体和表面活性剂混合而成。高介电常数使它能够存储更多的电子电荷在较低的电压,使更高的亮度时,使用发光电容器设备。



与现有的可拉伸发光电容器不同,HELIOS设备可以在电压低四倍的情况下开启,并获得比普通电容器高20倍以上的亮度。它还实现了1460 cd/m2 2.5 V/ cm的照度,这是迄今为止可伸缩发光电容器所能达到的最亮亮度,现在可与手机屏幕的亮度媲美。由于低功耗,HELIOS可以实现更长的运行寿命,在人机界面中安全地使用,并通过无线供电来提高可移植性。



太阳神也能抵抗撕裂和刺穿。材料分子之间的可逆键可以被打破和重组,从而允许材料在环境条件下自愈。



在描述太阳神的潜在影响时,Tee教授说:“光是人类和机器之间交流的基本模式。”随着人类对机器和机器人的依赖越来越大,利用太阳神创造出不仅耐用而且节能的发光设备或显示器具有巨大的价值。这可以为制造商和消费者带来长期的成本节约,减少电子垃圾和能源消耗,反过来,使先进的显示技术成为钱包和环境友好



例如,HELIOS可以用来制作持久耐用的无线显示器,以防止损坏。它还可以作为照明电子皮肤,用于智能室内农业、太空任务或灾区的自主软机器人部署。具有低功率,自我修复照明皮肤将为机器人提供安全照明,以在黑暗中操纵,同时保持长期运行。



下一个步骤



新加坡国立大学的研究小组已经为这种新材料申请了专利,并计划将该技术应用于特殊包装、安全照明灯、可穿戴设备、汽车和机器人等领域。

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关于新加坡国立大学
新加坡国立大学(NUS)是新加坡的旗舰大学,它提供全球的教育、研究和创业方法,专注于亚洲的观点和专业知识。我们有17个学院分布在新加坡的3个校区,还有12个海外学院分布在世界各地。来自100个国家的近4万名学生丰富了我们充满活力和多样化的校园社区。



我们的多学科和现实世界的方式来教育,科研和创业精神使我们能够与业界,政府和学术界密切合作,有关亚洲和世界重要的地址和复杂的问题。在我们的研究院系,30个校级研究机构,精益求精,企业研究实验室的研究中心专注于主题,包括能源,环境和城市可持续发展;治疗和预防的亚洲人中常见的疾病;活性老化;先进材料;以及风险管理和金融体系的弹性。我们最新的研究重点是利用数据的科学,运筹学和网络安全,以支持新加坡的智能国倡议。

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