文章重要内容

      华南理工大学黄飞/钟文楷团队从本征弹性和外在弹性两大维度对可拉伸高分子光电器件的构建方法和应用进行了综述。文章重点关注器件形态设计、材料结构调控和薄膜组分优化等策略，总结并分析其原理和最新应用成果。最后提出并展望了可拉伸器件在界面层和封装材料的优化、多功能集成、大面积生产和结构表征等方面的研究方向，以推动这一新兴领域的发展。

文章背景

     共轭高分子具备轻柔、可大面积加工、可溶液加工、生物兼容性强等特性，使其成为构建可拉伸光电器件的理想选择。近年来，随着材料和器件工程的不断发展，可拉伸光电器件在材料体系、制备技术以及应用方面取得了显著进展，在可穿戴电子、可拉伸显示、生物医学传感等领域表现出巨大潜力。然而，该领域仍面临诸多挑战：如何实现力学与光电性能的协同提升，如何在应变循环下保持高性能，如何设计有效的组件集成，以及如何解决与生产规模化和成本效益相关的问题等等。因此，深入理解可拉伸高分子器件的构建方法与优化策略，对于推动这一新兴领域的发展至关重要。

文章概述

     本篇综述从本征弹性器件和外部弹性器件两个维度，深入探讨了可拉伸高分子光电器件在各领域的最新研究进展。涉及的器件类型包括有机场效应晶体管(OFET)、有机发光二极管(OLED)、有机太阳能电池(OPV)以及有机光探测器(OPD)等，重点关注器件形态设计、材料结构调控和薄膜组分优化等策略，旨在为该领域的发展提供全面而深入的理解。

图1 可拉伸高分子光电器件的分类、构建策略及多场景应用

      基于外在弹性的高分子光电器件通过特定的器件物理形态设计，如褶皱结构、岛-桥结构、纤维状结构和剪纸结构等，实现其可拉伸性。例如，在预拉伸的弹性基底上构建器件各功能层，释放应力后形成褶皱结构，实现可拉伸性。刚性器件阵列和可拉伸电极组成的“岛-桥”结构，由可拉伸电极承担着器件大部分的应力。这类器件对材料的选择没有特殊要求，但需要复杂的形态设计以满足特定的拉伸需求。

      基于本征弹性的高分子光电器件则要求器件的每一功能层都具备本征可拉伸性。通过聚合物化学结构调控、弹性体共混、添加剂引入等方法，可以增加分子链的构象无序度或促进链间相互作用，以实现力学性能的增强。本征可拉伸器件的制备方法与常规的刚性器件类似，但往往需兼顾光电性能和力学性能的平衡。

      未来，为实现可拉伸高分子光电器件的进一步发展，还需关注器件中界面层和封装材料的可拉伸性。而多功能集成和大面积生产是可拉伸高分子器件走向产业化的必由之路。此外，发展并利用多种结构与物理表征方法，研究本征弹性过程中的薄膜结构与界面动态变化对器件性能的影响机制，可为进一步优化材料设计与器件工程提供指导。

     上述工作以综述形式即将在《高分子学报》2024年“柔性/可拉伸电子：聚合物材料及器件”专题印刷出版，通信联系人是华南理工大学黄飞教授和钟文楷副教授。

作者介绍

钟文楷，男，1990年生。2013年6月毕业于华南理工大学高分子材料与工程专业，获得学士学位。2013~2020年在华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室进行研究生学习，并于2016年6月获得硕士学位，2020年7月获得博士学位，2018~2020年在美国劳伦斯伯克利国家实验室先进光源分部进行联合培养，2020~2023年在上海交通大学从事博士后研究。2023年6月至今，华南理工大学材料科学与工程学院副教授。研究方向为有机光电材料薄膜结构与性能。

黄飞，男，1979年生。华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室副主任，2011年获国家杰出青年基金资助，教育部长江学者特聘教授(2016年)。2000年7月毕业于北京大学化学与分子工程学院，获得学士学位，2005年7月于华南理工大学材料科学与工程学院获得博士学位，2005~2009年在美国华盛顿大学从事博士后研究。2009年6月至今，华南理工大学材料科学与工程学院教授。研究方向为有机光电材料与器件。

引用本文：

王思怡, 钟文楷, 黄飞.

可拉伸高分子光电器件的研究进展.

高分子学报,2024,10.11777/j.issn1000-3304.2024.24131

Wang, S. Y.; Zhong, W. K.; Huang, F.

Recent advancements in stretchable polymer optoelectronics.

Acta Polymerica Sinica,2024,10.11777/j.issn1000-3304.2024.24131

原文链接：http://www.gfzxb.org/thesisDetails#10.11777/j.issn1000-3304.2024.24131&lang=zh