Les écrans transparents et flexibles, qui ont fait l'objet de beaucoup d'attention dans divers domaines, notamment les écrans automobiles, les soins de bio-santé, l'armée et la mode, sont en effet connus pour se briser facilement lorsqu'ils subissent de petites déformations. Pour résoudre ce problème, des recherches actives sont menées sur de nombreux matériaux conducteurs transparents et flexibles tels que les nanotubes de carbone, le graphène, les nanofils d'argent et les polymères conducteurs.
Une équipe de recherche conjointe dirigée par le professeur Kyung Cheol Choi de l'école de génie électrique KAIST et le Dr Yonghee Lee du National Nano Fab Center (NNFC) a annoncé le développement réussi d'un OLED résistant à l'eau, transparent et flexible utilisant la nanotechnologie MXene. Le matériau peut émettre et transmettre de la lumière même lorsqu'il est exposé à l'eau.
Cette recherche a été publiée en couverture de ACS Nano sous le titre "Écrans à diodes électroluminescentes organiques RVB à base de MXène en carbure de titane 2D hautement stables à l'air, flexibles et résistants à l'eau pour l'électronique transparente de forme libre."
Le MXene est un matériau 2D avec une conductivité électrique et une transmission optique élevées, et il peut être produit à grande échelle grâce à des processus de mise en solution. Cependant, malgré ces propriétés attrayantes, les applications du MXene étaient limitées en tant qu'appareil électrique à long terme en raison de la dégradation facile de ses propriétés électriques par l'humidité atmosphérique et l'eau. Le matériel n'a donc pas pu être systématisé sous la forme d'une matrice pouvant afficher des informations.
L'équipe de recherche du professeur Choi a utilisé une tactique d'encapsulation capable de protéger les matériaux de l'oxydation provoquée par l'humidité et l'oxygène pour développer une OLED à base de MXène dotée d'une longue durée de vie et d'une grande stabilité face aux facteurs environnementaux externes. L'équipe de recherche s'est d'abord concentrée sur l'analyse du mécanisme de dégradation de la conductivité électrique du MXene, puis s'est concentrée sur la conception d'une membrane d'encapsulation.
L'équipe a bloqué l'humidité et apporté de la flexibilité grâce à la compensation des contraintes résiduelles, produisant finalement une membrane d'encapsulation à double couche. De plus, un mince film plastique de quelques micromètres d'épaisseur a été fixé sur la couche supérieure pour permettre un lavage à l'eau sans dégradation.
Grâce à cette étude, l'équipe de recherche a développé une OLED rouge(R)/vert(G)/bleu(B) à base de MXène qui émet une luminosité de plus de 1 000 cd/m 2 . détectable à l'œil nu, même sous la lumière du soleil, répondant ainsi aux conditions d'une exposition extérieure. Quant à l'OLED rouge à base de MXene, les chercheurs ont confirmé une durée de stockage en veille de 2 000 heures (sous 70 % de luminescence), une durée de vie en veille de 1 500 heures (sous 60 % de luminescence) et une flexibilité résistant à 1 000 cycles sous une faible courbure. de moins de 1,5 mm.
De plus, ils ont montré que ses performances étaient maintenues même après six heures d’immersion sous l’eau (sous 80 % de luminescence). De plus, une technique de structuration a été utilisée pour produire l'OLED basé sur MXene sous la forme d'une matrice passive, et l'équipe a démontré son utilisation comme écran transparent en affichant des lettres et des formes.
doctorat Le candidat So Yeong Jeong, qui a dirigé cette étude, a déclaré :« Pour améliorer la fiabilité du MXene OLED, nous nous sommes concentrés sur la production d'une structure d'encapsulation adéquate et d'une conception de processus appropriée. » Elle a ajouté :"En produisant un MXene OLED de type matriciel et en affichant des lettres et des formes simples, nous avons jeté les bases de l'application de MXene dans le domaine des écrans transparents."
Le professeur Choi a déclaré :« Cette recherche deviendra la ligne directrice pour l'application du MXene dans les appareils électriques, mais nous espérons qu'elle sera également appliquée dans d'autres domaines qui nécessitent des écrans flexibles et transparents comme les automobiles, la mode et les vêtements fonctionnels. Et pour élargir l'écart. avec la technologie OLED chinoise, ces nouvelles technologies de convergence OLED doivent continuer à être développées."
Plus d'informations : So Yeong Jeong et al, Écrans à diodes électroluminescentes organiques RVB à base de MXène en carbure de titane 2D hautement stables à l'air, flexibles et résistants à l'eau pour l'électronique transparente de forme libre, ACS Nano (2023). DOI :10.1021/acsnano.3c00781
Informations sur le journal : ACS Nano
Fourni par l'Institut supérieur coréen des sciences et technologies (KAIST)
