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  近期，蘇州大學功能納米與軟物質研究院劉偉教授（原芝加哥大學Pritzker分子工程學院）與王思泓教授團隊在可拉伸有機發光二極管（OLED）領域取得重要突破。針對長期以來制約器件效率的電子注入瓶頸，研究團隊通過分子設計與界面工程協同策略，開發了一種兼具高拉伸性與理想能級匹配的聚合物電子傳輸層，并創新性地構建了基于液態金屬脆化效應的可拉伸鋁陰極，成功實現了高效電子注入。

  2025年11月26日，相關成果以“Enabling efficient electron injection in stretchable OLED”為題發表于《Nature Materials》（Nat. Mater. 2025, DOI: 10.1038/s41563-025-02419-z）。文章第一作者為劉偉博士，共同第一作者為張成、張智銘博士。通訊作者為Juan J. de Pablo教授與王思泓教授。

  可拉伸OLED作為柔性顯示與電子皮膚的關鍵技術，其性能長期受限于缺乏高效的電子注入路徑。傳統小分子電子傳輸材料和低功函金屬陰極雖能實現高效率，但不具備本征可拉伸性；而現有可拉伸導體（如銀納米線、PEDOT:PSS等）往往功函過高，難以有效注入電子，且易導致激子淬滅。為解決這一矛盾，研究團隊首先設計并合成了一系列基于三嗪單元與柔性烷基鏈交替共聚的離散型聚合物電子傳輸層（PTG系列）。該類材料不僅具有合適的LUMO能級（~ ?3.2 eV）和高電子遷移率，其主鏈扭曲結構還賦予其高達2.76 eV的三重態能級（T?），顯著高于傳統PFN-Br（< 2.4 eV），從而有效抑制激子非輻射損失。其中，PTG75D在保持>100%斷裂應變的同時，使OLED外量子效率（EQE）提升至9–10%，是PFN-Br體系的4倍以上（圖1, 圖2，圖3）。

圖1：實現可拉伸OLED的高效電子注入的設計策略。

圖2. 可拉伸電子傳輸材料（PTG系列）的基本性能表征。

圖3. 可拉伸電子傳輸材料（PTG系列）的力學性能。

  在陰極方面，團隊另辟蹊徑，利用液態金屬脆化效應（Liquid Metal Embrittlement, LME），將新發展的AlGaIn合金涂覆于蒸鍍鋁薄膜表面，誘導其沿晶界滲透形成可控微裂紋網絡。當集成于彈性基底時，該結構可通過裂紋滑移耗散機械應變，使原本脆性的鋁膜獲得非常優異的可逆拉伸能力，同時保留其低功函（~2.9 eV）、高反射率（>90%）及優異的電子注入性能——電流密度較AgNW/PEDOT:PSS體系高出四個數量級（ 圖4）。

圖4. 基于液態金屬脆化機制的可拉伸鋁陰極。

  將上述PTG75D電子傳輸層與脆化鋁陰極集成于全可拉伸熱激活延遲熒光（TADF）OLED中，器件在僅3.5 V電壓下啟亮，最大EQE達8%，電流效率25.3 cd/A，性能媲美對應剛性OLED。該策略亦適用于熒光體系（如Super Yellow），啟亮電壓低至2.25 V，EQE達3.8%（圖5）。

圖5. 高效可拉伸OLED。

  該工作是團隊在本征可拉伸光電材料與器件領域系列進展中的重要突破。長期以來，可拉伸OLED的性能受限于電荷注入不平衡，尤其是電子注入效率低下。團隊通過分子工程與微結構調控相結合的策略，首次在器件層面彌合了可拉伸與剛性OLED之間的性能鴻溝，為發展下一代高性能、皮膚兼容的顯示與光電子技術提供了關鍵材料與設計基礎。此前，團隊在發展可拉伸熱活化延遲熒光發光材料（Nat. Mater. 2023, 22, 737）方面已取得系列成果。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41563-025-02419-z

作者簡介：

  文章第一作者劉偉博士已經回國任職蘇州大學功能納米與軟物質研究院教授，PI，課題組主頁：https://nano.suda.edu.cn/liuw/。課題組常年招收碩、博研究生，歡迎優秀博士后加入，經費充足，待遇豐厚。有意者請聯系郵箱：wei6@suda.edu.cn