近日,实验室王新老师课题组在高亮度、高分辨率的柔性摩擦起电诱导电致发光器件实现了实时成像和人机信息交互研究方面取得重要进展,以“High-Brightness, High-Resolution, and Flexible Triboelectrification-Induced Electroluminescence Skin for Real-Time Imaging and Human–Machine Information Interaction”为题发表在国际顶级期刊Adv. Funct. Mater. (2022, 32, 2201292, 影响因子18.8)上,论文链接:https://doi.org/10.1002/adfm.202201292
近些年来,摩擦起电诱导电致发光(TIEL)器件凭借其简单的结构、高应力响应性、高耐久性的优势受到了研究者们的广泛关注,并且在触觉传感器、人机交互界面领域展现出了巨大的潜力。然而目前常见的TIEL器件的发光性能、压力响应和空间分辨率仍然需要进一步提高,如何进一步提高TIEL器件的发光性能仍是一项重大的挑战。近期,王新团队提出了一种高亮度、高分辨率的柔性摩擦起电诱导电致发光皮肤(TIEL-skin),实现了实时成像和人机信息交互。当ZnS:Cu荧光粉嵌入聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)(ZEPH)形成薄膜。ZEPH薄膜的发光强度和其内部ZnS:Cu的含量、表面摩擦材料以及滑动频率密切相关。当ZnS:Cu的质量分数为48%、摩擦材料为nylon6、滑动频率为2.3 Hz时,ZEPH薄膜的发光强度达到最高。同时,ZEPH薄膜在与nylon6经历1400次滑动循环之后,仍然能够保持稳定的发光强度。在1.25 kPa压强下能够实现动态相互作用力的实时TIEL发光成像。通过与2 V直流电压点亮商业LED的发光强度对比,发现TIEL的发光强度是绿色LED发光强度的2.5倍,同时,在白光条件下,能够通过肉眼直接观察到TIEL的发光,证明ZEPH薄膜具有优越的TIEL发光性能,并且,TIEL能够实现空间分辨率为220 µm的指纹成像。因此,ZEPH薄膜的TIEL增强触觉器件的可视化实时成像提供出了一种简单有效的方法。
河南大学为唯一署名单位,硕士生贾春洋同学为论文第一作者,王新教授为通讯作者。该项研究工作得到了国家自然科学基金面上项目、河南大学“黄河学者”人才计划和河南大学“一流”学科经费的支持。