寻找青年的声音

@青年先锋丨海南大学艾心:“从材料出发,找到下一代OLED技术突破口”

来源:Original    作者:admin    发布时间:2023-01-10    访问量:87

2022浦江创新论坛-《寻找青年的声音》征集活动历时半年多,最终优选出一批青年先锋。近期,论坛联合上海科技、文汇报共同推出系列专访报道。请跟随我们一起聆听创新的雏凤清音

第六期:海南大学材料科学与工程学院教授—艾心

“从材料出发,找到下一代OLED技术突破口”


现代社会离不开照明和显示,随着“屏时代”的到来,人们对照明、显示产品的品质与形态提出了更高的要求。其中,拥有超薄、可弯曲、低功耗、高对比度、广视角等特性的OLED自推出至今,越来越受到人们的青睐。


可以预见,随着智能手机、平板电脑、可穿戴设备等电子设备的需求愈加旺盛,未来很长一段时间里,社会对OLED技术的需求仍将不断增加。据知名研究机构Omdia推算,今年OLED材料市场将达到20亿美元,到2025年将接近30亿美元,2030年或突破百亿美元。


突破OLED技术,材料是关键。2022浦江创新论坛“寻找青年声音”活动的青年先锋之一,海南大学材料科学与工程学院教授艾心,就是一位聚焦于此的学者,他希望开发出具有自主知识产权的高性能发光材料,带动OLED技术的下一次变革。


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/ 寻找能够实现100%的内量子效率的新材料 /


自1987年OLED技术问世以来,迄今经历了35年的研究与发展,在这之中,发光材料始终是OLED材料的核心。据介绍,为了实现更高的器件效率,如今大规模商业化应用的OLED主要采用的是磷光材料,但磷光材料始终面临着依赖铱、铂等贵重金属的问题。因此,如何在实现较高器件效率的前提下,摆脱对贵重金属的依赖,开发基于其他发光原理的纯有机分子的高性能OLED发光材料,是技术实现突破的关键之一


“目前已有多种可行的技术路线,包括利用三线态-三线态湮灭(TTA)材料、热活化延迟荧光(TADF)材料、杂化局域电荷转移态(HLCT)材料以及TADF敏化荧光(TASF)材料等。”艾心说。

点亮的自由基OLED器件

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OLED下一代技术的突破口在哪里?艾心从室温稳定的发光自由基材料上看到了不同于以上任何技术路线的“可能性”。在电子结构上具有未成对电子的分子,被称为自由基分子,它属于“开壳”材料。其通过双线态基态与双线态激发态之间的跃迁过程实现发光,基于此类材料的OLED器件在理论上能达到100%的内量子效率,即在理论上有100%把电转化为光的能力。事实上,这一材料的巨大潜力已经得到了国内外专家的认可。



/ 走一条没有现成答案的探索之路 /


从研究生开始,艾心就在导师李峰教授的悉心指导下以室温稳定发光自由基材料作为自己的研究方向,2020年他博士毕业到海南大学任教后,继续从事该领域内的研究。近年来这一领域受到了更多的关注。


在做发光材料的人眼里,自由基意味着不稳定并通常展现出淬灭发光的性质,而艾心要解决的关键难题,就是要寻找在室温下稳定的发光自由基,这是一条没有现成答案的探索之路,只有在理论框架下去一次次尝试。

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“我记不得设计过多少个分子了,每一次开始我都觉得这次一定能成,但做到后面就会觉得怎么会想出这么荒诞的点子。研究就是这样,没有前面的尝试,连失败都不会有。”艾心说。一次次的失败并没有让这位年轻的学者放弃,反而让他愈挫愈勇,目前他们已在理论上证实利用双线态发光材料制备高效率OLED是可行的。


“一次次的尝试,枯燥是难免的,但科研的乐趣也在其中。”艾心说。作为能够“实打实”创造物质的材料化学工作者,他十分享受在纸上勾勒分子结构的过程,或许其中某个分子式就会如同施了魔法一般从纸片变成现实。享受科研,是有所发现的前提。




/ 想象力做翅膀让路走得更远 /


未来的显示技术会是怎么样?今年,各大手机品牌不约而同力推折叠手机或许已经说明了市场的选择,与2006年明基(BenQ)首次推出搭载AMOLED显示屏幕的手机相比,如今的OLED技术已经有了长足进步。


即便如此,在专业人士看来,目前市场上的折叠屏只是柔性屏技术的第二阶段。准确来讲,应该叫“固定曲面屏”,它是普通屏幕与真柔性屏之间的过渡阶段,而真正的柔性屏是不需要借助铰链也能完成折叠、卷曲的屏幕,可以像变形金刚一样禁得起几百万次地任意扭曲。


“可折叠是OLED的‘初心’,但它的终极形态远不止于此。”艾心说,在他看来,屏幕这一概念可能会被改写,电子皮肤、智能服饰、织物显示器离我们已经不远,未来我们穿着的衣物很可能就是一块屏幕。


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艾心在海南大学第十八期青年学者讲坛


青年,就是要有无穷的想象力。能够被“寻找青年的声音”项目选中,艾心认为最大的收获是获得了一个非常好的发声平台,世界需要给年轻人以机会。他认为自由基发光材料拥有巨大的潜力,但同时也需要开展大量研究,投入更多的资源。他希望有更多人关注到这个领域,他也将保持探索热情,将更多的不可能变为可能,创造出更多的价值。



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