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  近年來，電致發(fā)光(EL)器件由于其低功耗、制備簡單、高耐久性、均勻的光發(fā)射等優(yōu)點受到了研究者們的廣泛關(guān)注，并且在生物醫(yī)學(xué)、航空航天、顯示和信息通信等領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的潛力。然而，構(gòu)建能夠在嚴(yán)寒條件下具有長期穩(wěn)定性的可穿戴電致發(fā)光器件仍然具有很大的挑戰(zhàn)性。

圖1.（a）可穿戴的自驅(qū)動EL系統(tǒng)的原理圖；（b）基于液體電解質(zhì)的LE-TENG原理圖；（c）OH-EL器件的原理圖；（d）OH-EL器件的實物圖；（e）發(fā)光層的SEM圖像；（f）OH-EL器件發(fā)光強(qiáng)度隨ZnS:Cu/PVDF-HFP質(zhì)量比的變化圖；（g）OH-EL器件發(fā)光強(qiáng)度隨發(fā)光層厚度的變化圖；（h）不同電壓、不同頻率下OH-EL器件發(fā)光強(qiáng)度變化圖。

  近期，河南大學(xué)光伏材料省重點實驗室王新教授團(tuán)隊提出了一種可穿戴和耐低溫的自驅(qū)動電致發(fā)光系統(tǒng)，實現(xiàn)了在低溫下長期穩(wěn)定的顯示。自驅(qū)動電致發(fā)光系統(tǒng)由基于有機(jī)水凝膠（NaCl/明膠）的柔性電致發(fā)光器件與摩擦納米發(fā)電機(jī)構(gòu)建而成。基于自修復(fù)、耐低溫、可拉伸有機(jī)水凝膠構(gòu)建的電致發(fā)光（OH-EL）器件能夠直接被液態(tài)電解質(zhì)（KI/甘油）的單電極摩擦納米發(fā)電機(jī)點亮（LE-TENG）。自驅(qū)動電致發(fā)光系統(tǒng)的發(fā)光強(qiáng)度與發(fā)光層中ZnS:Cu熒光粉含量、發(fā)光層厚度、以及TENG提供的驅(qū)動電壓和頻率相關(guān)。當(dāng)ZnS:Cu/PVDF-HFP質(zhì)量比為1.2、發(fā)光層的厚度為110 μm時，實現(xiàn)了OH-EL器件的最優(yōu)化電致發(fā)光性能。同時，TENG提供的驅(qū)動電壓和頻率對OH-EL器件的發(fā)光強(qiáng)度也具有重要的影響，隨著頻率和電壓的增加，OH-EL器件的發(fā)光強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。為了展示OH-EL器件的機(jī)械形變性能，分別測試了在不同形變情況下的發(fā)光情況，結(jié)果表明在彎曲、扭轉(zhuǎn)和拉伸（140%）的狀態(tài)下均能保持穩(wěn)定的發(fā)光，如圖2a-c所示。另一方面，為了驗證電致發(fā)光系統(tǒng)在低溫下的發(fā)光性能，檢測了不同溫度（298 K-253 K）下器件發(fā)光強(qiáng)度，并無明顯變化，如圖2d所示。同時為了探究電致發(fā)光系統(tǒng)的長期耐低溫性能，將其放置在253 K環(huán)境中六個月，仍能保持明亮的光發(fā)射，如圖2e所示。此外，該系統(tǒng)可穿戴在人體的不同部位，通過LE-TENG收集人體機(jī)械能（如手拍、胳膊彎曲和腿部彎曲）并轉(zhuǎn)換為電能驅(qū)動電致發(fā)光器件，實現(xiàn)實時的可視化顯示，如圖2f所示。因此，基于OH-EL器件和LE-TENG的自驅(qū)動電致發(fā)光系統(tǒng)為長期耐低溫顯示提供了一種簡單有效的方法。該工作以“Wearable, freezing-tolerant, and self-powered electroluminescence system for long-term cold-resistant displays”為題發(fā)表在（Nano Energy. 2022,107309）上。文章的第一作者是河南大學(xué)碩士研究生朱燕，通訊作者是王新教授。該研究得到國家自然科學(xué)基金委的支持。

  該工作是團(tuán)隊近期有關(guān)自驅(qū)動電致發(fā)光器件光學(xué)性質(zhì)研究的最新進(jìn)展之一。利用摩擦納米發(fā)電機(jī)（TENG）的工作原理，課題組發(fā)展了一系列基于摩擦發(fā)電的自驅(qū)動傳感器和能源收集器件。電極材料是TENG的重要組成部分，團(tuán)隊開發(fā)了基于KI溶于甘油的電介質(zhì)的工作電極，構(gòu)建了具有可拉伸和形狀自適應(yīng)的TENG，并且該器件具有超過1年的長期穩(wěn)定性，利用該器件能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)交互（Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2007221.）；為了適用惡劣環(huán)境收集機(jī)械能的需要，團(tuán)隊發(fā)展了基于導(dǎo)電、可拉伸和耐凍有機(jī)水凝膠（1.6 S/m）為電極的應(yīng)力傳感器和TENG，并實現(xiàn)了抗凍性的TENG （Nano Energy, 2022, 95, 106967.）；另外，基于激光誘導(dǎo)石墨烯（LIG）陣列電極的自驅(qū)動傳感器件及其觸覺成像研究，實現(xiàn)了多點觸覺、滑動觸覺和軌跡追蹤的功能及其實時成像功能 (Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2100709)；此外，利用激發(fā)直寫技術(shù)制備了圖案化的激光誘導(dǎo)銅電極（LIC），并且基于LIC構(gòu)建高輸出性能的TENG，以及LIC-TENG驅(qū)動的圖案化的二維碼發(fā)光成像，實現(xiàn)智能手機(jī)直接讀取光學(xué)信息的人機(jī)交互（Nano Energy, 2022, 97, 107116.）；同時開發(fā)了一種高亮度、高分辨率的柔性摩擦起電誘導(dǎo)電致發(fā)光皮膚（TIEL-skin），能夠顯示空間分辨率為220 μm的指紋成像，實現(xiàn)了實時成像和人機(jī)信息交互（Adv. Funct. Mater. 2022, 32, 2201292）；以及其他相關(guān)工作（Nano Energy, 2020, 73, 104843；Nanoscale, 2021, 13, 18363）。