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Telas transparentes e flexíveis, que receberam muita atenção em vários campos, incluindo telas de automóveis, biomedicina, militar e moda, são de fato conhecidas por quebrar facilmente quando sofrem pequenas deformações. Para resolver esse problema, pesquisas ativas estão sendo realizadas em muitos materiais condutores transparentes e flexíveis, como nanotubos de carbono, grafeno, nanofios de prata e polímeros condutores.
Em 13 de junho, 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.
O MXene é um material 2D com alta condutividade elétrica e transmitância ótica, podendo ser produzido em larga escala por meio de processos de solução. No entanto, apesar dessas propriedades atraentes, as aplicações do MXene foram limitadas como um dispositivo elétrico de longo prazo devido a suas propriedades elétricas serem facilmente degradadas pela umidade atmosférica e pela água. O material não pôde, portanto, 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 primeiro se concentrou 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 forneceu flexibilidade por meio da compensação da tensão residual, produzindo uma membrana de encapsulamento de camada dupla. Além disso, um filme plástico fino com espessura de alguns micrômetros foi anexado à camada superior para permitir a lavagem em água sem degradação.
Através 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/m2 que é detectável a olho nu mesmo sob a luz solar, atendendo assim as condições para exibições ao ar livre. Quanto ao OLED baseado em MXene vermelho, os pesquisadores confirmaram uma vida útil de armazenamento em espera de 2.000 horas (abaixo de 70% de luminescência), uma vida útil de operação em espera de 1.500 horas (abaixo de 60% de luminescência) e uma flexibilidade que suporta 1.000 ciclos sob uma curvatura baixa inferior a 1,5 mm. Além disso, mostraram que seu desempenho se manteve 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 uma tela transparente exibindo letras e formas.
doutorado O candidato So Yeong Jeong, que liderou este estudo, disse: “Para melhorar a confiabilidade do MXene OLED, nos concentramos em produzir uma estrutura de encapsulamento adequada e um design de processo adequado”. Ela acrescentou: “Ao produzir um OLED MXene do tipo matriz e exibir letras e formas simples, lançamos 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 também seja aplicada em outros campos que exigem exibições flexíveis e transparentes, como automóveis, moda e roupas funcionais. E para ampliar a lacuna com a tecnologia OLED da China, essas novas tecnologias de convergência OLED devem continuar a ser desenvolvidas.”
Esta pesquisa foi apoiada pela Fundação Nacional de Pesquisa da Coreia e financiada pelo Ministério da Ciência e TIC da Coreia. Foi publicado como uma história de capa da ACS Nano sob o título, “Highly Air-Stable, Flexible, and Water-Resistive 2D Titanium Carbide MXene-Based RGB Organic Light-Emitting Diode Displays for Transparent Free-Form Electronics” em 13 de junho .
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