柔性可拉伸电致发光器件的出现，推动了可穿戴电子设备、柔性显示器和软体机器人等应用的创新发展。然而，传统的柔性器件制备工艺复杂、成本高，随着柔性电致发光器件技术创新与应用需求的不断增长，迫切需要开发一种简易、可定制化的制备策略。
据麦姆斯咨询报道，近日，南方科技大学刘吉副教授研究团队提出一种简易的制备策略，基于墨水直写（DIW）3D打印技术，制备出集成式柔性电致发光器件和软体机器人，实现了柔性发光器件的全打印制造。该项研究为开发下一代柔性显示器、可穿戴电子产品、智能伪装等应用开辟了新途径。相关研究成果已发表于Nature Communications期刊。
研究人员提出一种通过多材料3D打印技术制备柔性电致发光器件的简单方法，开发出一系列可用于3D打印离子导电层、电致发光层和介电绝缘层的墨水，能够轻松按需制备出具有良好性能的柔性可拉伸发光器件。基于多层电致发光器件的强界面粘合特性，该3D打印器件具有极佳的发光性能。
3D打印电致发光器件及集成式自适应软体机器人的制备策略
得益于器件良好的鲁棒性，该3D打印电致发光器件即使在机械形变下也表现出稳定的电致发光性能。研究人员结合多材料3D打印技术，制备了带有电致发光“SUSTech”图案的柔性腕带，展示了该材料选择在制备柔性可穿戴电致发光器件方面的优势。该腕带具备优异的柔性机械性能，即使在弯曲、扭曲和拉伸等不同机械形变模式下，其发光图案依然稳定。当去除形变压力后，该器件形状还可以完全恢复。总而言之，该简单快捷的制备工艺可替代传统方法，实现高效制备柔性、可拉伸、可定制化的电致发光器件。
多材料3D打印电致发光器件
该3D打印电致发光器件还可以与软体机器人、光传感单元相集成。研究人员从变色龙获得灵感，利用3D打印技术将柔性电致发光器件及光传感单元集成在软体四足机器人上，该自适应颜色匹配策略能够与软体机器人系统协同工作，构建出一种集成式电致发光软体机器人伪装系统，机器人在行走过程中，可自主感知环境光变化并迅速响应做出伪装反馈。该研究为下一代软体机器人的伪装研究奠定了基础。
集成式电致发光软体机器人伪装系统及逻辑电路控制示意图
集成式电致发光软体机器人可自适应匹配环境颜色变化
展望未来，该项研究提出的多材料3D打印策略在电致发光器件制备中具有快速原型设计和可定制化的优势。基于该3D打印策略，可以为特定应用定制更为复杂的电致发光器件，有望为设计开发下一代完全柔性的发光器件、智能显示器和伪装系统开辟新的思路。
该研究项目获得广东省自然科学基金（2022A1515010152、2020A151110288）、深圳市基础研究计划（JCYJ20210324105211032、RCBS20210609103713046）、南方科技大学-麻省理工机械工程教育科研中心（Y01346002）的资金支持，并获得深圳市科技创新委员会（ZDSYS20200811143601004）以及南方科技大学的部分支持。
论文链接：
https://doi.org/10.1038/s41467-022-32126-1
延伸阅读：
《印刷和柔性传感器技术及市场-2021版》
《3D打印和增材制造技术及市场-2022版》
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