新型显示器:可穿戴、自供电、可洗涤!

IntelligentThin 2019-03-22 20:14

导读


近日,韩国科学技术院的科研团队开发出一款基于织物、自供电、可洗涤、可穿戴的显示器。


背景


衣服,通常都是由织物加工而成的,可以满足日常穿着和洗涤的需要。然而,与其他传统物品一样,衣服也在走向智能化。


将高速光电半导体器件嵌入到纤维中做成具有通信功能的智能织物(图片来源:MIT)


智能织物也称智能服装,标志着传统纺织技术与电子技术、传感器技术、物联网技术等新兴科技的融合。智能织物不仅可以由各种导电材料制作而成,也会具有各种电子元器件例如传感器、集成电路、LED、OLED、电池等,并带来许多先进功能例如显示、通信、存储、交互、储能


将OLED集成到织物中变成可穿戴显示器(图片来源:KAIST


可是,智能衣服常常会面临电源透湿性的问题,电源直接关系到能量供应,透湿性的问题会导致设备发生故障。


创新


近日,韩国科学技术院(KAIST)的科研团队克服了上述问题,开发出一款基于织物的可穿戴显示模块。它是可洗涤的,并且无需外部电源。相关论文发表在《能源与环境科学(Energy & Environmental Science)》期刊上。


(图片来源:KAIST)


技术


为了避免外部电源的问题,提高可穿戴显示器的实用性,电气工程学院教授 Kyung Cheol Choi 及其团队将聚合物太阳能电池(PSCs)有机发光二极管(OLEDs)集成到一起,在真实的织物上制造出了可穿戴显示器模块。


可洗涤的可穿戴显示模块示意图(图片来源:KAIST)


聚合物太阳能电池一直是新一代电源最有前途的选择之一,特别是对于可穿戴和光电子应用来说,因为它无需外部电源就可以提供稳定的能量,而OLED只需数毫瓦就可以驱动。然而问题在于,它们都非常容易受到外部的湿气和氧气的影响。为了保证可靠性,水氧阻隔膜的封装是必需的。传统的水氧阻隔膜的封装足以应付一般环境;然而,它会在水环境中丧失原有的特性。这就限制了必须在雨天或者洗涤后使用的可穿戴显示器的商业化。


为了解决这个问题,团队利用原子层沉积(ALD)旋转涂布(spin coating)技术,实现了可洗涤的水氧阻隔膜的封装,使得设备在洗涤之后也不会产生特性变化。团队确认,通过这种封装技术,基于织物的可穿戴显示器模块,其中包含聚合物太阳能电池、OLED以及提议的水氧阻隔膜,在经过20次的10分钟循环洗涤之后,特性只发生了微不足道的变化。进一步说,封装后的设备能在3毫米的低弯曲半径下,保持稳定的工作和高度的可靠性。


价值


最后,经过30天的观察,在受到弯曲压力和洗涤之后,该装置的特性没有任何退化。这项技术使用了压力更少的织物,与采用塑料基底的传统可穿戴电子设备相比,它能加速可穿戴电子器件的商业化。重点是,在日常生活中,这种可穿戴电子器件能通过自供电系统来节省能量。


Choi 教授表示:“我可以说,这项研究实现了真正可洗涤的可穿戴电子模块,从这一方面来说,它使用了日常的可穿戴织物取代传统可穿戴电子器件中使用的塑料。通过聚合物太阳能电池节省能量,它可以变成自供电的,利用对大自然友好的太阳能,并且还是可洗涤的。我相信,它为‘真正意义上的可穿戴显示器’开辟了道路。这种显示器可以通过织物加工而成,超越那些粘贴形式的可穿戴技术。”


关键字


可穿戴技术、太阳能电池、自供电、OLED、智能服装


参考资料


【1】https://www.kaist.ac.kr/_prog/_board/?code=ed_news&mode=V&no=93821&upr_ntt_no=93821&site_dvs_cd=en&menu_dvs_cd=0601

【2】Eun Gyo Jeong, Yongmin Jeon, Seok Ho Cho, Kyung Cheol Choi. Textile-based washable polymer solar cells for optoelectronic modules: toward self-powered smart clothing. Energy & Environmental Science, 2019; DOI: 10.1039/c8ee03271h




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