復旦大學高分子科學系、聚合物分子工程國家重點實驗室、高分子及其先進復合材料協(xié)同創(chuàng)新中心、先進材料實驗室彭慧勝教授課題組成功實現(xiàn)了一種新型纖維狀聚合物發(fā)光電化學池，為可穿戴設備的應用提供了一個全新的方向。2015年3月23日，部分成果以“Acolour-tunable，weavablefibre-shapedpolymerlight-emittingelectrochemicalcell”為題發(fā)表在《自然-光子學》（NaturePhotonics）雜志（2014年影響因子為29.96）上。論文第一作者為2014級轉博生張智濤，他在彭慧勝課題組已發(fā)表學術論文21篇，其中第一作者（含共同第一作者）有7篇，包括1篇NaturePhotonics、2篇AngewandteChemieInternationalEdition、2篇AdvancedMaterials、1篇AdvancedEnergyMaterials和1篇Small。

文章得到三位審稿人一致高度評價，認為“很多年來，人們一直渴望發(fā)展出可穿戴的發(fā)光纖維但沒有得到”（“Formanyyears，thedevelopmentoflightemittingfibersthatcanbeintegratedintextiles”），將此視為“國際上第一次實現(xiàn)”（“thefirsttimeitisachieved”），是一項“突破性進展”（“breakthoughs”）。

3月17日，Nature出版社發(fā)來賀信。每周二，Nature研究期刊會對即將發(fā)表的論文進行新聞發(fā)布，其中一些特別重要的工作將作為亮點介紹，這篇論文被Nature出版社以“Photonics：？Stepforwardforlight-emittingtextiles”為題進行亮點介紹。NaturePhotonics同時還發(fā)表專題評述（News&Viewsarticle），國際著名科學家HenkJ.Bolink教授認為此項研究“對于滿足可集成織物的發(fā)光纖維是一個巨大進步”（“isamajorstepforwardinthepreparationoflight-emittingfibresthatsuitintegrationwithwovenfabrics”）。

近年來，傳統(tǒng)的平面電子器件已經(jīng)難以滿足人們的需求。與此同時，柔性、輕質、可穿戴電子設備受到了人們密切關注。目前，可穿戴電子設備已經(jīng)廣泛應用于微電子、生物醫(yī)藥、運輸和特種航天等多個領域。隨著可穿戴纖維狀能源器件的不斷發(fā)展，人們對于纖維狀發(fā)光器件也提出了更高的要求。針對這一迫切需求，彭慧勝教授團隊經(jīng)過三年多的潛心研究，通過低成本的溶液法在國際上首次實現(xiàn)了纖維狀聚合物發(fā)光電化學池。課題組首先在鋼絲上均勻吸附氧化鋅納米粒子和聚合物發(fā)光層，然后在聚合物層外表面均勻纏繞上一層高導電性的取向碳納米管薄膜作為透明電極，即可得到纖維狀聚合物發(fā)光電化學池。傳統(tǒng)的發(fā)光器件主要包括有機小分子發(fā)光二極管和聚合物發(fā)光二極管。與發(fā)光二極管相比，纖維狀聚合物發(fā)光電化學池發(fā)光機理不同，使其具有一些獨特的優(yōu)點，如較低的操作電壓、較高的電子/光子轉換效率和較高的功率效率等。更加重要的是，聚合物發(fā)光電化學池不需要較低功函數(shù)的材料作為陰極，這些低功函數(shù)的電極材料往往在空氣中不穩(wěn)定。同時，聚合物發(fā)光電化學池中的發(fā)光聚合物層可以原位產(chǎn)生PIN結，有利于電子和空穴從兩極注入發(fā)光。因此，相比有機發(fā)光二極管，聚合物發(fā)光電化學池對電極材料表面的粗糙度要求較低，有利于大規(guī)模生產(chǎn)。目前纖維狀聚合物發(fā)光電化學池的最高亮度達到609cd/m2，其突出特點是可以360度發(fā)光。同時，通過把不同顏色的發(fā)光聚合物集成到一根纖維上，可以實現(xiàn)在一根纖維上同時發(fā)出不同顏色的光。這些發(fā)光纖維顯示出良好的柔性和可編織性能，可以編成柔性的織物和各種圖案。更加有趣的是，通過將不同顏色的纖維組合在一起，通過控制發(fā)光纖維的亮度比，可以實現(xiàn)復合光顏色的有效調控。

這項研究為可穿戴纖維狀發(fā)光器件的發(fā)展指出了一個富有前景的新方向，未來將進一步提高器件性能，并實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，為大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎。

據(jù)悉，彭慧勝教授課題組主要研究可穿戴纖維狀能源材料與器件，迄今發(fā)表研究論文120多篇，其中50多篇發(fā)表在NatureNanotechnology、NaturePhotonics、AngewChemIntEd、JAmChemSoc、AdvMater和PhysRevLett這6個國際一流學術期刊上。成果2次被Science、5次被Nature、9次被Nature子刊以“研究亮點”等專題報道，2次被Nature集團評為月度“亞太地區(qū)十大研究亮點”，4次被AngewChemIntEd舉行專題新聞發(fā)布。獲得國際國內發(fā)明專利52項，其中33項專利技術實現(xiàn)了轉讓。