編譯／韋士塔

發表於國際頂尖科學期刊《自然》（Nature）的一項突破性研究，預示了智慧穿戴裝置的下一個里程碑。南韓首爾大學（Seoul National University）與美國德雷塞爾大學（Drexel University）科學家領導的國際研究團隊，成功開發出一種全新的「超彈性有機發光二極體」（Flexible & Stretchable OLED）。這項技術不僅解決了柔性螢幕反覆彎曲後的亮度衰減難題，更讓「皮膚安裝式感測器」與「即時健康監測顯示器」，從科幻想像走向現實。

1990年代OLED技術問世後，已成功應用於摺疊手機與曲面電視，但在「極限拉伸」與「長期耐用度」方面始終面臨瓶頸。過去10年，研究人員發現，柔性顯示器在反覆彎曲後，亮度與結構完整性會顯著下降，主要原因是透明導電層的脆弱性。

德雷塞爾大學巴赫教授葛加特西（Yury Gogotsi）說：「過去相關研發趨於停滯，是因為要賦予導電材料彈性，通常須加入絕緣聚合物，但這會阻礙電荷傳輸，減少發光效率。此外，傳統電極材料在拉伸時，極易斷裂。」

為了克服瓶頸，研究團隊採用德雷塞爾大學於2011年開發的二維奈米材料「MXene」，並重新設計發光層（Emissive Layer），開發出一種名為「激發複合磷光層」（ExciPh）的新型有機材料；這項材料具備幾項關鍵特性，包括：高效率電荷轉換、轉換率突破以及結構韌性。

葛加特西表示，ExciPh能讓正負電荷更容易合併，並形成發光粒子；此外，目前的OLED常用聚合物的電荷轉換率為12%至22%，但新材料能把超過57%的發光粒子轉換為可見光，發光效能增加1倍。最後，研究團隊把ExciPh嵌入熱塑性聚氨酯彈性體基體中，確保其在物理形變下仍能運作，大幅提升結構完整性。

在電極部分，團隊把高導電性的MXene與銀奈米線結合，形成一個導電網路。MXene獨特的分層結構，可提供極佳的機械穩健性，即使在劇烈拉伸下，電荷仍能高效注入發光聚合物層。根據實驗數據，這種新型OLED能伸展至原始長度的1.6倍，在承受壓力的極限情況下，其性能僅下降10.6%；經歷100次循環拉伸測試後，仍能保留83%的光輸出，表現遠優於現有的柔性顯示器。

為了驗證新材料的商業化潛力，研究團隊製作出全彩且可伸縮的顯示器，以及低功耗的「被動矩陣OLED」（PMOLED），可整合進智慧衣物或直接黏貼於皮膚。

葛加特西樂觀地表示，這項技術的商業應用潛力巨大。未來，這類超彈性OLED可用來生產皮膚感測器，直接在人體表面即時顯示體溫、血壓或壓力的數據變化，不須再透過手機螢幕查看。他說：「我們預期，這種高效能光電設計將引領下一代可變形顯示器的發展，研究團隊接下來將探索更多柔性基礎材料，並簡化製造流程，最終實現量產目標。」