[文章背景]
全拉伸有机发光二极管（OLED）作为未来可穿戴电子与皮肤贴合显示的关键组件，其发展一直受到效率与拉伸性之间难以调和的矛盾的制约。过去十多年间，研究者们通常通过引入绝缘弹性体基质或烷基链化学修饰来赋予材料拉伸性，但这往往严重阻碍了电荷传输与激子能量转移，导致器件外量子效率（EQE）普遍低于5%，难以满足实际应用需求。韩国首尔国立大学Tae-Woo Lee院士团队长期致力于高效柔性及可拉伸光电器件的研究，尤其在高性能电极设计与有机发光材料工程方面积累了深厚基础。此前，他们已在基于MXene的柔性透明电极、可拉伸导电材料以及激基复合物辅助的发光体系等方面取得系列进展，为破解全拉伸OLED的效率瓶颈奠定了基础。
本研究中，韩国首尔国立大学Tae-Woo Lee团队与美国德雷塞尔大学Yury Gogotsi团队合作，创新性地提出并构建了“弹性体容忍型激基复合物辅助磷光（ExciPh）”发光层，通过激基复合物主体实现有效的三重态激子回收，即便在绝缘的聚氨酯（PU）基质中也能维持高效的能量转移，使发光层在拉伸率超过200%的同时，EQE高达21.7%。与此同时，团队进一步发展了具有可调控功函数和二维电接触特性的MXene接触式可拉伸电极（MCSEs），显著提升了电荷注入效率与机械稳定性。这两项关键技术的结合，最终成功实现了EQE达17.0%的全拉伸OLED，并在60%应变下仍保持稳定的发光性能。该工作不仅打破了全拉伸OLED长期以来效率低下的僵局，更为下一代可拉伸光电集成系统与穿戴式显示技术开辟了切实可行的技术路径。
[内容介绍]
- 弹性体容忍的激基复合物辅助磷光（ExciPh）系统
研究团队设计并制备了一种新型可拉伸发光层，核心是激基复合物辅助磷光结构（ExciPh），由磷光掺杂剂Ir(ppy)₂acac、激基复合主体材料（TCTA与TPBi）以及聚氨酯（PU）弹性体基质构成。该体系的独特之处在于其“弹性体容忍的三重态回收机制”：即使PU作为绝缘基质会阻碍短程的Dexter能量转移，激基复合物仍能通过有效的反向系间窜跃（RISC）将三重态激子转换为单重态，再通过长程Förster能量转移至磷光掺杂剂发光。这一机制使发光层在实现超过200%拉伸率的同时，仍能维持高达57.0%的激子利用效率，并在刚性电极器件中获得21.7%的外量子效率。
2、功函数可调的MXene接触式电极（MCSE）
为实现高效电荷注入，团队开发了基于MXene（二维过渡金属碳化物/氮化物）的接触式可拉伸电极。MCSE以银纳米线（AgNW）网络为导电骨架，通过MXene作为导电粘结剂“焊接”结点，大幅提升了载流子迁移率与机械稳定性。该电极具有两大关键优势：一是功函数可在3.79至5.71 eV范围内灵活调控，利于匹配不同功能层的能级；二是在40%拉伸应变下电阻变化远小于传统AgNW电极，且在循环拉伸中表现出优异的电学可靠性。此外，团队还开发了可拉伸梯度空穴注入层，进一步优化了电极与发光层之间的界面电荷注入。
3、全拉伸OLED集成与性能突破
基于上述发光层与电极技术，研究团队成功制备了全部由本征可拉伸材料构成的全拉伸OLED器件。该器件在无应变状态下实现了创纪录的17.0%外量子效率和4840 cd/m²的峰值亮度。在机械形变测试中，器件在60%拉伸应变下仅损失22.0%的效率，并在40%应变下经过1000次循环后仍保持超过83%的初始性能。此外，研究还展示了其可图案化、多色显示（红、绿、蓝、橙）以及被动矩阵集成的能力，验证了其在可穿戴显示与表皮电子中的实际应用潜力。
[文章结论]
本工作通过开发具有“弹性体容忍三重态回收机制”的激基复合物辅助磷光（ExciPh）发光层，并结合功函数可调、机械性能优异的MXene接触式可拉伸电极（MCSEs），成功实现了高效率、高拉伸性的全本征可拉伸OLED。ExciPh层在超过200%的拉伸率下仍能保持约80%的光致发光量子效率，其独特的能量转移路径有效克服了绝缘弹性体基质对激子利用的限制。与此同时，MCSEs提供了稳定的二维电接触和可调控的电荷注入界面，保障了器件在形变下的电学稳定性。基于这两项创新，所制备的全拉伸OLED获得了17.0%的外量子效率，并在60%拉伸应变下仍能维持良好的发光性能，其综合表现显著超越了此前报道的同类器件。该研究不仅为解决可拉伸光电器件中长期存在的效率—机械性能权衡难题提供了有效方案，也为下一代可穿戴显示、电子皮肤及生物集成光电系统的发展奠定了重要的材料与技术基础。
图文解析
图1. 高效全拉伸OLED的概念与关键材料设计© 2026 Springer Nature Limited
图2. 用于高效全拉伸OLED的可拉伸磷光发光层© 2026 Springer Nature Limited
图3. 用于高效全拉伸OLED的MXene接触式可拉伸电极© 2026 Springer Nature Limited
图4. 高性能全拉伸OLED的器件表征与演示© 2026 Springer Nature Limited
本研究成功攻克了全拉伸有机发光二极管（OLED）中长期存在的效率与机械性能难以兼得的核心难题。通过创新性地设计“弹性体容忍型激基复合物辅助磷光（ExciPh）”发光层，实现了在绝缘聚氨酯基质中高效的三重态激子回收与能量转移，使发光层兼具超过200%的拉伸率和21.7%的高外量子效率。同时，开发了具有可调功函数和优异机械稳定性的MXene接触式可拉伸电极（MCSEs），解决了拉伸状态下电荷注入效率低的瓶颈。最终，集成这些关键部件制备的全拉伸OLED获得了创纪录的17.0%外量子效率，并在60%的拉伸应变下仍能保持稳定的发光性能，显著缩小了可拉伸器件与刚性器件之间的效率差距。
展望未来，此项工作为下一代高性能可拉伸光电子器件开辟了明确的道路。ExciPh与MCSEs的设计理念可进一步拓展至其他可拉伸光电器件，如光电探测器、太阳能电池和晶体管，推动整个柔性电子领域的发展。在实际应用层面，该技术有望催生真正舒适、耐用且功能强大的“皮肤电子”产品，例如与人体无缝贴合的生理监测显示、可拉伸智能织物以及仿生机器人传感界面。然而，迈向大规模商业化仍需在器件长期环境稳定性、全彩像素的图案化集成以及低成本制造工艺等方面开展持续深入研究
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原文详情：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09904-0
