研究背景:
近年来，柔性电子技术的快速发展正深刻变革人机交互与信息显示领域，可穿戴显示器件已经成为柔性电子领域的研究热点之一，通过快速发光实现对外部刺激的即时响应和信号反馈，在新一代智能柔性电子的可视化领域发挥着重要作用。传统的显示技术如液晶显示、发光二极管、交流驱动激发的电致发光器件虽然在显示性能上取得了显著进展，但在柔性和可穿戴性方面仍面临诸多挑战。例如多层结构的复杂性对制备要求较高、高电压下的工作可能带来风险等。综合已有的传统发光显示器件，以及受到自然界生物发光的启示，基于交流驱动的电化学发光器件进入了研究人员的视野。
从一定程度上来说，电化学发光是电化学和光谱学的理想结合。拥有传统化学发光的灵敏度和宽动态范围，同时兼具简便、稳定等电化学方法的优势；无需引入昂贵的激光光源，无背景光源干扰且成本较低；具有更短的光发射时间和更好的空间控制能力，因而广泛应用于发光显示和传感分析领域。要实现高性能的柔性/可拉伸电化学发光器件，需要在器件组成、制备工艺以及应用开发等方面进行深入研究。
亮点 Highlights:
柔性/可拉伸电化学发光器件的“材料-工艺-应用”研究框架
动态环境中的优化和性能增强策略
材料体系的协同优化、制备工艺的多元创新与应用场景的持续拓展
文章解读
电化学发光，又称电致化学发光，是指通过施加电位，在电极表面由电化学反应产生发光团，随后经历一系列氧化还原反应的过程，当这些处于激发态的分子或离子回到基态时，会释放光子实现发光效果。本文首先从电化学发光原理出发，解析发光体、离子液体及导电电极的材料选取原则；其次，对比溶液涂布、气相沉积、图案化、静电纺丝和打印技术等制备方法，分析了不同工艺的适用场景；随后，结合多色显示、可拉伸和柔性显示及可穿戴场景，探讨器件在动态环境下的界面优化与性能提升策略。最后，总结并展望应用前景，旨在为柔性/可拉伸器件的研究和应用提供一定参考。
电化学发光器件的结构设计对其性能和应用具有重要影响。通过优化电极材料、发光层材料、电解质材料以及制备工艺，可以实现高效、长时、稳定的发光。不同的制备工艺各有优缺点，选择合适的方法取决于具体的应用需求、材料特性、成本和精度要求。新一代发光显示器件应该是可拉伸、柔软、且明亮的，作为可拉伸/柔性发光显示器件的组成部分，对电极层和发光功能层都提出了较高要求。
柔性/可拉伸电化学发光器件不仅能够实现弯曲、折叠甚至拉伸等复杂形变下的稳定发光，还具有轻薄、透明、低功耗等特性，在可穿戴发光设备、光纤中的应用前景广阔，代表了基于电化学和光学的可穿戴传感设备的扩展。柔性和可拉伸器件能够在较大应变下保持保持稳定的发光性能，成为新一代可拉伸可穿戴器件的有力竞争者。这种高拉伸性使其适用于动态环境，如运动监测设备或植入式医疗设备；能够适应复杂的机械变形，如弯曲、折叠和扭曲，而不会影响其性能。
图3. 压敏和可穿戴的电化学发光器件。(a) 具有压电离子效应的粘弹性凝胶。(b) 可穿戴和半透明的压敏器件。(c) 多像素阵列的可穿戴显示器件。(d) 电和光双输出的多孔离子凝胶。
以时间线的顺序展示了近年来电化学发光器件在显示方面的应用，尤其是多色、可拉伸/柔性和可穿戴显示。相信随着材料、设计和制备的不断优化，会有更多用于发光显示的高性能、低成本的器件涌现。
读后感:
本文系统总结了电化学发光器件在材料体系、制备工艺及柔性显示应用中的研究进展。通过对原理的深入分析，明确了器件的发光机制，通过发光层与导电电极材料的优选和组合，显著提升了器件的发光效率和界面稳定性；讨论各种制备工艺，为器件的高效制备提供了多样化的选择；在应用方面，展示了其在柔性可穿戴显示领域的巨大潜力。未来需要持续探索高效稳定的新型发光体与电解质体系和高通量、低成本的制造工艺，提高器件的亮度和效率、改善稳定性和寿命，深化电化学发光器件与智能传感、可穿戴技术的融合，推动其在动态显示、实时传感等场景的落地应用。
作者简介:
潘曹峰，北京航空航天大学蓝天杰出教授，博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者。主要从事低维半导体传感材料与器件应用研究。在Nat. Photon.、Nat. Comm.、Sci. Adv.、Adv. Mater.、Chem. Rev.等期刊上发表SCI论文350多篇，引用32000多次，H因子102（谷歌学术），30余成果入选“中国百篇最具影响力国际学术论文”和“ESI高被引论文”。授权美国专利3项，中国专利40余项。入选中组部国家特聘专家计划青年项目（2014）、北京市海聚计划（2015）等；获得河南省自然科学奖一等奖、国家杰出青年科学基金（2021）、国自然优秀青年科学基金（2016）、科睿唯安全球高被引学者（2023、2024）等荣誉。主持国家重点研发专项（传感器专项），国家重点研发专项课题（纳米专项），工信部高质量发展专项、国家自然基金杰出青年基金、优秀青年基金、原创重点、联合重点，北京市科技创新计划和自然基金重点项目，中国科学院院长基金等6000余万元。现任国际期刊Sci. Bull.和Nanotechnology副主编，中国材料学会交叉分会副理事长、智能传感功能材料与器件分会常务理事与纳米材料与器件分会理事。
鲍容容，北京航空航天大学教授，国家优秀青年科学基金获得者。师从张晓宏教授和李述汤院士，长期从事有机/无机复合光电器件、柔性传感器以及仿人智能触觉相关领域的研究。迄今为止共在Nat. Commun.、Sci. Bull.、Adv. Mater.等期刊上发表SCI论文40余篇，总引用3600余次。1项成果入选ESI高被引论文及2018年“中国百篇最具影响力国际学术论文”。申请中国专利14项，授权7项。获2019年MINE青年科学家奖及河南省自然科学奖一等奖（R7/9）。先后主持国家自然科学基金优青项目1项、面上项目1项、青年项目1项，北京市自然科学基金面上基金2项，北自然-小米创新基金重点研究专题课题1项（课题负责人），博士后基金1项，作为课题骨干或本单位课题负责人参与科技部重点研究计划课题2项，北京市重点研究计划课题2项。
基金支持:
本文得到了国家自然科学基金（No.52192610、62422120、52371202、52203307、52125205、52202181、52102184）和北京市自然科学基金（L223006、2222088）的支持。
【文献链接】
Z. Chen, H. Xu, C. Pan, R. Bao. Electrochemiluminescent devices: Structural composition, preparation process and applications for flexible/stretchable displays. Wearable Electronics 2, 149-170 (2025).
https://doi.org/10.1016/j.wees.2025.04.003
期刊介绍：
Wearable Electronics是一本全方位关注可穿戴电子领域发展的开放获取型学术期刊，期刊刊发文章涵盖可穿戴电子的基础研究和技术应用两个方面，内容涉猎广泛，刊发文章包括但不限于：与可穿戴电子相关的材料（基底材料、金属互联材料、活性层材料、封装材料等）、功能器件（传感与探测器件、通讯器件、存储器件、显示与发光器件、能量转换与存储器件、数据采集与集成电路等）以及与之相关的先进制造技术及理论研究（建模、仿真、制造、集成、封装以及与可穿戴电子产品相关的应用技术等），致力于应对可穿戴电子领域及其核心技术出现的各类全新挑战。
目前，期刊已被Ei Compendex，INSPEC，CAS（美国化学文摘），EBSCOhost等数据库收录。
主编和编委团队：
转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自科爱KeAi科学网博客。
链接地址：https://wap.sciencenet.cn/blog-3496796-1493075.html?mobile=1
收藏
